铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢相比,具有很多优点,比如:成本低、热膨胀系数低、良好的抗高温氧化性能和耐应力腐蚀性能。因此,铁素体不锈钢被广泛应用到汽车排气系统、家用电器、建筑和装饰中。铁素体不锈钢在使用中遇到的最大问题是碳氮化铬在晶界上的析出,导致晶界比较薄弱,使材料的腐蚀性能降低。很多研究学者认为有两种方法可以防止碳氮化铬的析出:一种是降低碳、氮的含量,这种方法可以降低碳氮化铬析出物的量,但是会大大增加钢铁的冶炼成本;另一种方法是添加合金元素,起到固定碳、氮的作用,这种方法简单可行,广泛应用到铁素体不锈钢的冶炼中。

在不锈钢的冶炼过程中添加的合金元素通常是Ti和Nb,只添加一种元素称为单稳定化,同时添加Ti和Nb称为双稳定化。本文的试验用钢采用了双稳定化的方式,主要研究了不同的Nb含量对铁素体不锈钢微观组织和力学性能的影响,可为寻找合适的Nb的添加量提供理论依据。

结论

(1)随着Nb含量的增加,不锈钢晶粒的平均尺寸逐渐减小,这是由于Nb具有细化晶粒的作用。

(2)由于合金元素Nb和Ti的加入,在晶粒内部和晶界上形成了TiN、NbC和Fe2Nb析出相,其扫描电镜和透射电镜观察结果与Thermo2calc计算结果一致。

(3)材料的抗拉强度和显微硬度随着Nb含量的增加而增加,这是Nb的固溶强化和析出强化共同作用的结果。