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詳解奧氏體不銹鋼中添加鈦元素的利與弊

時間:2018-08-06  來源:不銹鋼現貨超市網  作者:不銹鋼現貨網
 

    當把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱至450-800℃溫度區間時,經常出現沿晶界的腐蝕現象,這就叫做晶間腐蝕。通常來講,晶間腐蝕其實就是碳元素從飽和的奧氏體金相組織中以Cr23C6形態析出,從而使得晶界處的奧氏體組織貧鉻所致。所以避免晶界貧鉻是防止產生晶間腐蝕的有效辦法。


    不銹鋼中各元素按和碳親和力高低排序,順序是鈦、鈮、鉬、鉻和錳。可以看出鈦和碳的親和力大于鉻,當把鈦元素添加到鋼中之后,碳會優先和鈦結合形成碳化鈦,如此就能有效阻止生成碳化鉻及析出而形成的晶界貧鉻,最終可以有效防止晶間腐蝕。


    因為鈦和氮能夠結合形成氮化鈦,鈦和氧能夠結合形成二氧化鈦,因此鈦元素的添加量有相應限制,在實際不銹鋼生產中為避免晶間腐蝕,鈦的添加量主要是0.8%左右。


    為避免晶間腐蝕,含鈦的不銹鋼固溶處理后還一定要做穩定化處理。在固溶處理后奧氏體不銹鋼獲得單相奧氏體組織,但這個組織的狀態并不穩定,當溫度提升到大于450℃時,固溶體中的碳會逐漸以碳化物的形態析出,其中Cr23C6的形成溫度是650℃,900℃是TiC形成溫度。要避免晶間腐蝕就要降低Cr23C6含量,讓碳化物完全以TiC形態存在。


    因為鈦的碳化物穩定性要高于鉻的碳化物,當不銹鋼加熱至700℃之上時,鉻的碳化物就會開始向鈦的碳化物轉化。穩定化處理是把不銹鋼加熱至850-930℃之間,保溫1小時,這個時候鉻的碳化物會完全分解,生成穩定的灰色或黑色的碳化鈦,不銹鋼的抗晶間腐蝕能力得以優化。此外,不銹鋼中添加鈦,在一定條件下還能夠彌散析出Fe2Ti金屬間化合物,提升不銹鋼的高溫強度。


    不過鈦元素也在不銹鋼中也不是完全無害,有時鈦也會危害到不銹鋼的性能。比如容易存在TiO2與TiN等夾雜物,它們含量較高且分布不均勻,一定程度上減小不銹鋼的純凈度;還會使得不銹鋼鑄錠的表面質量變差,導致工序修磨量增加,很容易造成廢品;成品的拋光性能也不是很好,高精度表面的加工難度非常高。

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