在不銹鋼中添加鈦元素的利與弊有哪些?

在不銹鋼中添加鈦元素的利與弊有哪些?

  當將鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱到450-800°C的溫度范圍時，經常會發生沿晶界的腐蝕，這稱為晶間腐蝕。一般而言，晶間腐蝕實際上是碳以Cr23C6形式從飽和奧氏體金相組織中析出，這導致晶界處缺乏鉻的奧氏體組織。因此，避免晶界處的鉻缺乏是防止晶間腐蝕的有效方法。

  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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