詳解奧氏體不銹鋼中添加鈦元素的利與弊

當把鉻鎳奧氏體不銹鋼加熱至450-800℃溫度區(qū)間時，經(jīng)常出現(xiàn)沿晶界的腐蝕現(xiàn)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(tài)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(chǎn)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�？梢钥闯鲡伜吞嫉挠H和力大于鉻，當把鈦元素添加到鋼中之后，碳會優(yōu)先和鈦結(jié)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(jié)合形成氮化鈦，鈦和氧能夠結(jié)合形成二氧化鈦，因此鈦元素的添加量有相應(yīng)限制，在實際不銹鋼生產(chǎn)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(wěn)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(tài)并不穩(wěn)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(tài)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(tài)存在。

    因為鈦的碳化物穩(wěn)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(zhuǎn)化。穩(wěn)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(wěn)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(yōu)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(zhì)量變差，導(dǎo)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。