钛和铌两种合金元素对不锈钢都有哪些具体的影响

虽然人们早已熟知铁素体（包括超级铁素体）不锈钢中碳、氮、氧等间隙元素的存在是恶化钢的韧性、耐蚀性等的关键，但实践表明，在目前工业生产条件下试图将钢中间隙元素完全去除是不可能的。研究已证实，即使将铁素体不锈钢中C十N量降到≤150ppm的高纯化水平，在一些条件下对晶间腐蚀的敏感性和对脆性转变温度的提高也仍能显现岀来。为此，向钢中加入与碳、氮亲和力强的钛、铌等稳定化元素从而防止铬的碳、氮化物的形成又引起了人们的重视。

由于碳、氮在铁素体不锈钢的溶解度很低又难以完全去除，目前铁素体和超级铁素体不锈钢多采用既加钛又加馄的所谓双稳定化措施。这与碳的亲和力铌大于钛，而与氮的亲和力钛大于貿，同时对钢的脆性温度的不利影响铌低于钛，而钛在钢中又可形成Ti2S和TiO2,有固定硫和氧的作用而对钢的耐点蚀性有益等因素的综合影响有关。试验也表明钛和铌的加入还有助于铁素体不锈钢晶粒的细化。

图1-1-28系Ti+Nb/C十N之比（SR）对超级铁素体不锈钢晶间腐蚀敏感性（IGA）的影响。显然，SR越高,晶间腐蚀敏感性越低。

图1-1-29系（Nb+Ti）%和（C+N）%的关系对钢的晶间腐蚀的影响。虽然不同作者所得出的结果有所不同，但可明显看出，随钢中Nb+Ti量的增加，不产生晶间腐蚀的C+N量也可随之放宽；从图中还可看出，当钢中Nb+Ti量为零时，不产生晶间腐蚀的C+N量约为0.01%（100ppm）。

但研究表明，钛、斑稳定化元素的加入将和碳、氮、氧一起提高超级

铁素体不锈钢的脆性转变温度，同时敏化热处理态将强化这一不利影响，见图1-1-30。根据试验研究的结果，N.J.E.Dowling等针对C+N＜0.015%的超级铁素体不锈钢为获得既无晶间腐蚀敏感性又具有低的脆性转变温度，提出了钢中（Nb+Ti）和（C+N）的关系应符合［Nb+Ti］=0.0025+6［C+N］方程。

国内曾研究了单独加入钛、铌对高纯（C+N≤0.0015%）铁素体不锈钢脆性转变温度和析出物的影响（见表1-1-15）以及钢的脆性断裂的机制。研究表明,由于钢中碳量很低，0.001%和0.002%,未见钢中有碳化物存在，而钢中所析出的Cr2N、Cr2Nb2N2(Z相)、TiN、Fe2Nb（η相)等的微量存在也均可导致钢的脆性转变温度的急剧升高，而且这些析岀物以及钢中的AI2O3非金属夹杂物等也均可作为脆性(解理)断裂的裂纹源，用蚀坑技术确定了此钢的解理断裂其解理面为（100)面，解理裂纹沿〈110〉方向扩展。

表1-1-15钛和锭对高纯Crl8Mo2脆性转变温度和析出物的影响①