在奧氏體不銹鋼中,鈦和鈮主要是作為穩定化元素加入的,以防止敏化態晶間腐蝕(shi)的發生。鈦和鈮與碳的親和力遠大于鉻,加入到奧氏體不銹鋼中優先與碳結合成TiC或NbC,防止或減少M23C6型碳化物的形成,從而防止敏化態晶間腐蝕的發生。以加鈦或鈮的方法防止奧(ao)氏體(ti)不銹鋼的晶間腐蝕,必須使鋼中全部碳都能與之結合成碳化物,可以計算出所需的鈦、鈮含量分別為碳含量的3.99或7.78倍。此外,還應考慮鈦或鈮與其他元素的作用,它們與氧和氮的親和力也很大,實際應用中必須將這些因素考慮進去。目前標準中規定,18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼中的鈦加入量為5(wc~0.02)%~0.8%或5wc~0.7,鈮的加入量應不少于10wc,式中0.02%是指室溫下奧氏體中最大溶解的碳含量。生產中通常采用控制wTi/wc的方法以保證18Cr-8Ni奧氏體不銹鋼耐晶間腐蝕的性能,控制wTi/wc≥5.0~5.5便可得到滿意的結果。為了充分發揮鈦和鈮在奧氏體不銹鋼中穩定碳的效果,要求在固溶處理之后,進行穩定化處理(圖9.53)。

向一些鉻鎳奧氏體不銹鋼中加入鈦,給鋼的生產、加工、性能和應用帶來一些困難和問題,主要是口:鈦的加入使鋼的黏度增加,流動性降低,給鋼的連續澆鑄帶來困難;模鑄時使鋼錠、鋼坯表面質量變壞,大大增加冶金廠的修磨量,顯著降低鋼的成材率,提高了鋼的生產成本;鈦加入后,由于TiN等非金屬夾雜物的形成,降低了鋼的純潔度,使鋼的拋光性能變差,這些夾雜常成為點蝕源而降低鋼的耐蝕性;含鈦的不銹鋼焊后在介質的作用下,沿焊縫熔合線易出現“刀狀腐蝕”,引起焊接結構設備的腐蝕破壞。
刀狀腐蝕是指含鈦、鈮的鉻鎳奧氏體不銹鋼焊接后,在焊縫與母材交界處很窄的區域內產生的一種嚴重腐蝕,而母材和焊縫本身則腐蝕輕微。冶金廠生產的含鈦或鈮的鉻鎳奧氏體不銹鋼在出廠前一般經過920(980)~1150℃的固溶處理,此時鋼中的鈦或鈮大都以TiC或NbC的形式存在,但經焊接后,與焊縫相鄰的高溫(≥1150℃)狹窄區域內的TiC或NbC就會分解而溶入奧氏體基體中。在隨后的冷卻過程中,焊縫相鄰的高溫區通過850~450℃這一敏化溫度范圍時,會有大量Cr23C6沿晶析出,導致晶界鉻的貧化,在介質的作用下便會出現刀狀腐蝕,亦稱刀線腐蝕。
自從AOD、VOD等爐外精煉技術的(de)出現和(he)普及,生產(chan)(chan)免(mian)于或降低(di)敏化態晶間腐蝕(shi)傾向的(de)低(di)碳和(he)超(chao)低(di)碳奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)已沒有(you)任何困難。自20世紀60年(nian)代末到(dao)70年(nian)代初,工(gong)業(ye)發達國家鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)生產(chan)(chan)和(he)應(ying)用已經完成(cheng)了由以含(han)(han)鈦(tai)鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)為主向以低(di)碳和(he)超(chao)低(di)碳為主的(de)轉變(bian),含(han)(han)鈦(tai)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)在其產(chan)(chan)量(liang)中的(de)比重(zhong)僅為1%~2%。我國含(han)(han)鈦(tai)鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)產(chan)(chan)量(liang)在較長(chang)時間內占鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)的(de)90%以上(shang),近年(nian)這種狀(zhuang)況已有(you)很大(da)變(bian)化,在2007年(nian)制定的(de)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)標(biao)準中已取(qu)消(xiao)了1Cr18Ni9Ti等一些(xie)含(han)(han)鈦(tai)的(de)鉻(ge)(ge)鎳(nie)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)不(bu)銹(xiu)鋼(gang)(gang)(gang)(gang)。

