目前已可在工業(yè)條件下生產(chǎn)C+N含量不大于0.015%的鐵素體不銹鋼,但仍未能防止一些鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕問題。例如,為了防止Cr26Mo1鐵素體不銹鋼的晶間腐蝕,應(yīng)使鋼中的C+N含量在0.005%~0.007%,這在工業(yè)生產(chǎn)條件下是難以做到的。人們考慮在鐵素體不銹鋼中加入能與C、N結(jié)合成穩(wěn)定碳化物的Ti或Nb以抑制鉻的碳、氮化物的形成,從而提高鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。
向鐵素體不銹鋼中加入Ti或Nb的量應(yīng)視鋼中的C+N含量的不同而異,要控制好由于Nb的價格高于Ti甚多,工業(yè)應(yīng)用的鐵素體不銹鋼大多采用Ti或Ti+Nb作為穩(wěn)定化元素。
Nb在改善鐵素體不銹鋼的高溫強(qiáng)度方面(含19%Cr),較其他元素顯示出最佳效果。進(jìn)一步的研究表明,Nb-Ti雙穩(wěn)定化較單純加Nb有更好的強(qiáng)化效果,其原因是NbC在先析出的TiN上附著而抑制了Fe3Nb3V的粗大化,減少了沉淀析出的Nb,從而使固溶體中的Nb保持在相對高的水平,增加了Nb的固溶效果。因此,Nb在一些高溫服役的鐵素體不銹鋼中得到廣泛應(yīng)用。
Ti和Nb的加入給鐵素體不銹鋼帶來一些其他問題,主要是鐵素體不銹鋼的韌性有所下降,韌脆轉(zhuǎn)變溫度升高。這是由于Ti和Nb的析出物在變形過程中強(qiáng)烈地阻礙位錯運(yùn)動,造成位錯塞積,產(chǎn)生了應(yīng)力集中,導(dǎo)致解理裂紋在析出物附近形核,而后沿解理面擴(kuò)展直至斷裂。
向鐵素體不銹鋼中加入Ti、Nb,由于其細(xì)化鋼晶粒的作用,對提高非高純鐵素體不銹鋼焊后的塑性有著有益的影響。
研究過Ti和Nb加入Cr18型鐵素體不銹鋼中對耐點(diǎn)蝕的影響,結(jié)果表明,它們可升高鋼的點(diǎn)蝕電位,提高鋼的耐點(diǎn)蝕性。