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鈮(ni)即是(shi)一種強(qiang)鐵素體形(xing)成元(yuan)素，又(you)是(shi)強(qiang)碳氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)形(xing)成元(yuan)素。在(zai)長時間受熱時又(you)易(yi)于(yu)形(xing)成金(jin)屬間化(hua)合物(wu)(wu)。所以鈮(ni)在(zai)厚(hou)壁不(bu)銹鋼管(guan)中的物(wu)(wu)理(li)冶金(jin)很(hen)復雜。鈮(ni)在(zai)厚(hou)壁不(bu)銹鋼管(guan)中的作用決(jue)定于(yu)鈮(ni)的存(cun)在(zai)形(xing)式，自由鈮(ni)和炭﹑氮(dan)化(hua)物(wu)(wu)中的鈮(ni)含量(liang)決(jue)定于(yu)NbC﹑NbN﹑Nb(CN)的(de)以溫度(du)為函數的(de)溶度(du)積。

①固溶鈮對厚壁不(bu)銹(xiu)鋼(gang)管(guan)的(de)組織的(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。馬氏體沉淀硬化鋼中為2。日本(ben)厚壁(bi)不銹鋼(gang)管手冊中(zhong)為(wei)1.75。用下(xia)式計(ji)算鉻(ge)當(dang)量：

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

在(zai)估計Nb對相比(bi)例（鐵(tie)素體(ti)）的影響時，只考慮化學成分中(zhong)的Nb是不全面的，還必須計算鈮的炭，氮(dan)化物所消耗的C﹑N的(de)鎳當(dang)量數和化(hua)合物中的(de)Nb。所以在(zai)炭(tan)，氮化合物形成溫度域內，鈮對相比例的(de)影(ying)響就復雜化了，要進行(xing)詳實的(de)分析和計算。

鈮對馬氏體厚壁不銹鋼(gang)管除計(ji)算δ—鐵素體量外，還要計算馬(ma)氏(shi)體點Md的位置，對(dui)亞穩(wen)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)厚壁不銹鋼(gang)管還必須計算形(xing)變馬氏(shi)體(ti)(ti)點Md位置，才能預(yu)測材(cai)料基本組織(zhi)與性(xing)能。

②厚壁不銹鋼管中(zhong)的鈮的碳，氮化物

常見的NbC﹑NbN屬于面(mian)心立方組織，晶格常數(shu)a0分別(bie)為4.46A和4.38A。它們和(he)基體(ti)形成較大的畸變共格(ge)。有人報(bao)道NbC有間隙(xi)缺(que)陷(xian)呈Nb4C3結構，因而氮(dan)原子容(rong)易(yi)填入形成Nb(CN)。NbN的穩定性比(bi)NbC高(gao)。自由鈮的(de)含(han)量決定于鋼種和溫度。不同鋼類(lei)的(de)溶度積公式如下：

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

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

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

Log[Nb][N]=-11600/T+4.84(含N鋼)(4)

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

Log[Nb][C]=-9.1(17-25Cr鐵(tie)素體鋼(gang)990℃時)(6)

海(hai)里斯指出NbC的溶解(jie)度隨厚壁不(bu)銹鋼管(guan)中的鎳(nie)量升高(gao)而加大。

不(bu)同鋼(gang)種采用相近(jin)似的公式進行估算，可(ke)對鋼(gang)的性(xing)能和熱加工時(shi)NbC﹑NbN的析出行為(wei)進行預(yu)測。

鈮的(de)NbC﹑NbN和Nb(CN)的(de)(de)形成及其分量不僅僅與鈮的(de)(de)自身濃度有關(guan)，而與[C]﹑[N]同樣有關(guan)。就是說在高C﹑N的情況下，即使Nb很(hen)低，也(ye)會在很(hen)高的(de)溫度下(xia)形成碳(tan)(tan)﹑氮化(hua)物(wu)沉淀。這對低碳(tan)(tan)﹑氮或(huo)超低碳(tan)(tan)含(han)鈮(ni)厚壁不(bu)銹鋼管(guan)的(de)發展(zhan)至關重要，特別是(shi)改善含(han)鈮(ni)奧氏體(ti)厚壁不(bu)銹鋼管(guan)的(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(zuo)用及(ji)其發(fa)揮(hui)作(zuo)用的程度。

③金屬間(jian)化合物

厚壁不銹鋼管中常見的(de)鈮(ni)的(de)金屬間化(hua)合物有FeNbσ-相﹑Fe2Nb拉維斯(si)相(xiang)，不常見的有(you)G相和m相，還有r’’相。

σ-相可(ke)用電(dian)子空(kong)位濃度預測

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，強列形成σ元素。

當Nv〉2.52時，出現σ相(xiang)。

鈮與C﹑N化(hua)合(he)時，對σ相形成(cheng)并不敏感(gan)，在高溫(wen)合(he)金中常形成(cheng)Ni3Al型r’’相。在高Cr鐵素體(ti)(ti)厚壁不銹鋼管中，Nb比Mo﹑Ti更能提高強度(du)和(he)硬度(du)，過分(fen)促進脆(cui)化(hua)(hua)，但(dan)鈮(ni)有(you)細化(hua)(hua)晶粒(li)的作用，因而(er)脆(cui)化(hua)(hua)和(he)韌化(hua)(hua)相(xiang)抵消。