Ti元素在不锈钢中的作用

Ti元素在不锈钢中的作用

铬-镍奥氏体不锈钢在450～800℃温度区加热，常发生沿晶界的腐蚀破坏，称为晶间腐蚀。一般认为，晶间腐蚀是碳从饱和的奥氏体以Cr23C6形态析出，造成晶界处奥氏体贫铬所致。防止晶界贫铬是防止晶间腐蚀的有效方法。如将各种元素按与碳的亲和力大小排列，顺序为：Ti、Zr、V、Nb、W、Mo、Cr、Mn。钛与碳的亲和力比铬大，钛加入钢中后，碳优先与钛结合生成碳化钛（TiC），这样就避免了析出碳化铬而造成晶界贫铬，从而有效防止晶间腐蚀。由于钛与氮可结合生成氮化钛，钛与氧可结合生成二氧化钛，所以钛的加入量有一定的限制，实际生产中为防止晶间腐蚀，钛加入量一般按下式计算：Ti=C×5～0.8%。

为了防止晶间腐蚀，含钛的钢固溶处理后还必须进行稳定化处理。固溶处理后不锈钢得到单相奥氏体组织，这种组织处于不稳定状态，当温度升高到450℃以上时，固溶体中的碳逐步以碳化物形态析出，650℃是Cr23C6形成温度，900℃是TiC形成温度。要防止晶间腐蚀就要减少Cr23C6含量，使碳化物全部以TiC形态存在。由于钛的碳化物比铬的碳化物稳定，钢加热到700℃以上时，铬的碳化物就开始向钛的碳化物转化。稳定化处理是将钢加热到850～930℃之间，保温1h，此时铬的碳化物全部分解，形成稳定的灰色或者黑色的TiC，钢的抗晶间腐蚀性能得到改善。同时，不锈钢中加入钛，在一定条件下还可以弥散析出Fe2Ti 金属间化合物，使钢的高温强度有所提高。