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鈮(ni)即是一(yi)種強鐵素體(ti)形成(cheng)元素，又是強碳氮(dan)化物(wu)(wu)形成(cheng)元素。在(zai)長時間受熱時又易于(yu)形成(cheng)金(jin)屬間化合物(wu)(wu)。所(suo)以(yi)鈮(ni)在(zai)厚壁不銹鋼管(guan)中(zhong)的(de)物(wu)(wu)理冶(ye)金(jin)很復(fu)雜。鈮(ni)在(zai)厚壁不銹鋼管(guan)中(zhong)的(de)作用決定于(yu)鈮(ni)的(de)存在(zai)形式，自由(you)鈮(ni)和炭﹑氮(dan)化物(wu)(wu)中(zhong)的(de)鈮(ni)含(han)量決定于(yu)NbC﹑NbN﹑Nb(CN)的以(yi)溫度(du)為函(han)數的溶度(du)積。

①固溶(rong)鈮對厚壁不銹鋼管的(de)組織(zhi)的(de)影響

所有厚壁不銹鋼管都分布在有名的謝弗勒圖上。鋼種的位置由鋼的鎳﹑鉻當量所決定。鈮的鉻當量數為0.5。馬(ma)氏體(ti)沉淀硬化鋼中(zhong)為2。日本厚(hou)壁不銹鋼管手冊中(zhong)為1.75。用下式(shi)計算(suan)鉻當量(liang)：

Cr當量=Cr+2Si+1.5Mo+5V+5.5Al+1.75Nb+1.5Ti+0.75W

在(zai)估計Nb對相比例(li)（鐵素體）的(de)影響時(shi)，只考慮化學成(cheng)分中的(de)Nb是不(bu)全面(mian)的，還必(bi)須計算(suan)鈮的炭，氮(dan)化物所消(xiao)耗的C﹑N的(de)鎳當量(liang)數和化合物中的(de)Nb。所以在炭，氮化(hua)合物形成溫度域內(nei)，鈮對相比(bi)例的(de)影響就復雜(za)化(hua)了，要進行詳(xiang)實(shi)的(de)分析和計算(suan)。

鈮對馬氏體(ti)(ti)厚壁不銹鋼管除計算δ—鐵素體(ti)量(liang)外，還要計(ji)算馬氏體(ti)點(dian)Md的位置，對(dui)亞穩奧氏體(ti)厚壁不銹(xiu)鋼管還必(bi)須計算形變馬氏體(ti)點Md位置，才能預測材料基本組織與性能。

②厚壁不銹鋼管中的鈮的碳，氮化物

常見的NbC﹑NbN屬于面心立方(fang)組織，晶格常數a0分(fen)別為4.46A和4.38A。它們和基體形成較大(da)的畸變(bian)共(gong)格。有人報道(dao)NbC有間(jian)隙缺陷呈Nb4C3結(jie)構，因而(er)氮原子(zi)容易(yi)填入形成Nb(CN)。NbN的穩定性比NbC高。自由鈮的含(han)量(liang)決定于(yu)鋼(gang)種和溫度(du)(du)。不同鋼(gang)類(lei)的溶度(du)(du)積公式(shi)如下：

Log[Nb][C]=-9350/T+4.55(18Cr-13Ni鋼)(1)

Log[Nb][C]=-8350/T+4.07(20Cr-25Ni鋼)(2)

Log[Nb][C]=-7900/T+3.43(17-4pm)(3)

Log[Nb][N]=-11600/T+4.84(含(han)N鋼)(4)

Log[Nb][C+6/7N]=-6750/T+3.21（考(kao)慮C﹑N）(5)

Log[Nb][C]=-9.1(17-25Cr鐵素體鋼990℃時)(6)

海里斯指出(chu)NbC的溶解度(du)隨厚壁不銹(xiu)鋼管中的鎳量(liang)升高而加大。

不同鋼種采用(yong)相(xiang)近似的公式進行估算(suan)，可對鋼的性能和熱加工時NbC﹑NbN的析出行(xing)為進行(xing)預測(ce)。

鈮的NbC﹑NbN和Nb(CN)的形成及(ji)其分(fen)量不(bu)僅僅與鈮的自身濃度有關，而(er)與[C]﹑[N]同樣有關。就是說在高C﹑N的情(qing)況下，即使Nb很低(di)，也會在很高的(de)(de)溫度下形成碳(tan)﹑氮(dan)化物沉淀(dian)。這對低(di)碳(tan)﹑氮(dan)或(huo)超低(di)碳(tan)含(han)鈮厚壁不銹(xiu)鋼管的(de)(de)發展至關重(zhong)要(yao)，特別是(shi)改善含(han)鈮奧氏體厚壁不銹(xiu)鋼管的(de)(de)焊接性(xing)能(neng)是(shi)關鍵因素。

用上述公式(shi)，可估算固溶鈮對C﹑N的鎮定作用(yong)及其發揮作用(yong)的程度(du)。

③金屬間化合物

厚壁(bi)不銹(xiu)鋼(gang)管(guan)中常見的(de)鈮(ni)的(de)金屬間化合物有(you)FeNbσ-相﹑Fe2Nb拉(la)維斯相(xiang)，不常見的有G相和m相，還有r’’相。

σ-相(xiang)可用電子空位(wei)濃度預測

N v=0.66Ni+1.71Co+2.66Fe+4.66(Cr+Mo+W)+5.66V+6.66Zr+10.66Nb

鈮的系數最大，強(qiang)列形成(cheng)σ元素(su)。

當(dang)Nv〉2.52時，出現σ相。

鈮與C﹑N化合(he)時，對σ相(xiang)形成并不敏感(gan)，在高溫合(he)金中(zhong)常形成Ni3Al型r’’相。在高Cr鐵(tie)素體厚壁不銹鋼管中，Nb比(bi)Mo﹑Ti更能提高強(qiang)度(du)和(he)(he)硬度(du)，過分促進脆化(hua)，但鈮(ni)有細(xi)化(hua)晶粒的作用，因而脆化(hua)和(he)(he)韌化(hua)相(xiang)抵消。