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超純鐵素體不銹鋼脆性及形成特點對性能的影響

2022-03-11 15:31:56 作者：理化檢驗物理分冊來源：理化檢驗物理分冊分享至：

鐵素體不銹鋼通常是指Cr質量分數為12%～30%的不銹鋼，依照Cr質量分數的不同，可以將其劃分為低Cr、中Cr及高Cr這3種類型。通常而言，鐵素體不銹鋼抗蝕能力的強弱與Cr質量分數有關，Cr質量分數越高，耐蝕性能越強。

為了提高材料的綜合性能，避免Cr的碳化物和氮化物析出對鋼力學性能和耐腐蝕性能帶來的不利影響，現階段鐵素體不銹鋼向著低C、N的方向發展。超純鐵素體不銹鋼屬于鐵素體不銹鋼的一種，其C和N元素的含量極低（C和N元素質量分數之和一般不超過0.015%）且具有中高Cr質量分數。

由于其擁有較好的耐腐蝕性能、導熱性能、抗震性能和加工性能等，且與Cu、Cu合金和Ti材相比，價格相對較低，被廣泛應用于汽車行業、廚房用具和家用電器、建筑行業及石油化工等領域。

雖然超純鐵素體不銹鋼性能優越，但在其生產過程中也存在諸多問題，由于Cr元素的質量分數較高，并且存在Mo和Mn元素等其他合金成分，很難避開σ相脆性、475℃脆性和高溫脆性等高Cr鐵素體不銹鋼固有的問題。因此，生產人員很重視這些脆性給超純鐵素體不銹鋼帶來的危害，發現σ相、χ相，α‘相，Laves相，碳、氮化物的析出及Cr元素的質量分數是導致脆性形成的主要原因。

本文詳細闡述了超純鐵素體不銹鋼σ相脆性、475℃脆性和高溫脆性等主要特征及影響因素，并就上述脆性對超純鐵素體不銹鋼的力學性能和抗蝕性能等影響做了探討和分析，以便供生產和使用人員參考。

1 超純鐵素體不銹鋼脆性的主要特征

超純鐵素體不銹鋼含有多種合金元素，在熱加工期間極易析出不同類型的金屬間化合物，主要為Cr、Nb和Ti的碳、氮化物，以及σ相、χ相、Laves相和α’相等金屬間化合物。σ相、χ相、Laves相和α‘相的特性見表1。

表1 超純鐵素體不銹鋼中金屬間化合物的特性

一些典型的超純鐵素體不銹鋼的σ相、χ相和Laves相的析出“C”曲線如圖1和圖2所示。由于合金成分含量的不同，這些相析出的最敏感溫度為800～850℃。對于00Cr25Ni4Mo4NbTi（Monit）合金而言，σ相和χ相的析出相對較快，而Laves相在650 ℃最容易析出，且需要更多的時間來析出。不管是哪種脆性析出相，析出過量時均將使鋼有變脆的傾向，會導致其沖擊性能急劇下降。

圖1 26%Gr-（1%~4%）Mo-（0~4%）Ni鐵素體不銹鋼

圖2 00Cr25Ni4Mo4TiNb （Monit）鐵素體不銹鋼TTP圖（1000℃固溶后）

1.1 σ相脆性主要特征

σ相脆性的產生主要是由于σ相和χ相的析出，而Laves相與它們有著相近的析出溫度，所以在這里一并探討。

1.1.1 σ相

σ相是一種尺寸因素化合物，其構型為AB型或AxBy型，結構為體心四方。在鐵素體不銹鋼中，σ相主要為FeCr或FeCrMo兩種類型。一般情況，σ相易在w（Cr）=25%～30%、析出溫度為600～1050℃的條件下形成，形成后會使Cr元素向其富集，如圖3所示。σ相不具有磁性且硬度較高，洛氏硬度（HRC）可達到68HRC，析出過程中會伴有“體積效應”，鋼的塑性會有所下降。

圖3 447鐵素體不銹鋼在EDX線性分析下o相的組織成分

σ相的析出會導致不銹鋼嚴重脆化，使其耐腐蝕性能、沖擊韌性及機械性能等綜合性能下降。

σ相的析出分為兩個階段，即形核與長大。σ相開始形核的地點一般為α/α’的晶界處，并由晶界向基體內部生長和擴張，當σ相生長到一定大小的時候，會從晶粒的內部析出。

1.1.2 χ相

超純鐵素體不銹鋼不僅會析出σ相，當含有一定量的Mo元素時，還會析出χ相。χ相的結構為體心立方，該結構是α-Mn類型。在鐵素體不銹鋼中，χ相主要為Fe36Cr12Mo10或（Fe，Ni）36Cr18Mo4兩種類型，一般情況會在w（Mo）為15%～25%、溫度為600～900℃的條件下形成，χ相析出時會使鋼的韌性明顯下降。研究發現，與σ相相比，Cr和Mo在χ相中富集更快，且使χ相析出速度比σ相析出要快。一般而言，χ相具有與鐵素體基體相同的結構，由于其具有較低的形核勢壘，形核較為簡單，因此χ相常常比σ相更早地析出，如圖4所示。

圖4 26Cr鐵素體不銹鋼800℃時效5min后析出的χ相

χ相開始產生時，會使大量的Cr和Mo富集在χ相中，從而導致Cr和Mo含量減少，不足以使σ相形核，所以σ相在初期形成比較困難。另外，χ相具有亞穩定性，受時效時間影響，χ相會逐漸分解，提供足夠多的Cr和Mo讓σ相形核，最后逐漸轉變成穩定的σ相。不管是χ相還是σ相，析出時都會使析出相周圍Cr含量減少，形成貧Cr區，導致其耐腐蝕性能下降。

1.1.3 Laves相

Laves相也是一種尺寸因素化合物，其構型為AB2型，結構為六方結構，如圖5所示。在鐵素體不銹鋼中，Laves相主要為Fe2Ti或Fe2Nb或者Fe2Mo3種類型。鐵素體不銹鋼中Si元素會富集在Laves相，對其穩定有重要作用。根據合金成分含量的不同，Laves相的析出溫度一般為650～750℃。

圖5 27Gr-4Mo-2Ni鐵素體不銹鋼1050℃時效1h后析出的Laves相

Andrade T等研究發現，型號為DIN 1.4575的超純鐵素體不銹鋼在850℃時效30min后，可以觀察到有Laves相在晶界析出，其在時效過程中的尺寸大小基本不變，主要是由于在晶界析出的析出物中不僅含有Laves相同時還有σ相，且σ相的生長速度比Laves相快，會阻止部分Laves相長大。

研究發現，型號為11Cr-0.2Ti-0.4Nb的鐵素體不銹鋼在800℃時效24～28h時，觀察到有大量Laves相析出，且數量緩慢增加；當時效時間達到96h后，Laves相變粗，數量減少，無σ相析出。

1.2 475℃脆性主要特征

Cr的質量分數大于12%的鐵素體不銹鋼在340～516℃的溫度區間內經長時間保溫，會產生明顯的硬度和強度上升，并伴隨著塑性和沖擊韌性的急劇下降，這主要是由鐵素體不銹鋼475℃脆性引起的。致使這種性能變化的最敏感溫度是475℃，α‘相的析出是使鐵素體不銹鋼產生475℃脆性的主要原因。α’相是一種富Cr的脆性相，結構為體心四方。在鐵素體不銹鋼中，α‘相易在w（Cr）大于15%、析出溫度為371～550℃的條件下形成，α’相為Fe-Cr合金，Cr質量分數范圍為61%～83%，Fe質量分數為17.5%～37%。

文獻指出，當鋼中Cr元素質量分數小于12%時，將不會有α‘相析出，這從根源上避免了475℃脆性的產生。另外，α’相在溶解過程中的析出行為是一個可以逆轉的過程，當鋼的溫度再次加熱到516℃以上、快速冷卻直至溫度與室溫一致時，α‘相會溶解到基體中，475℃脆性也不會再發生。

1.3 高溫脆性主要特征

當鐵素體不銹鋼中Cr元素質量分數為14%～30%時，將其加熱到950℃以上，再使其快速冷卻，易導致鋼的伸長率、沖擊韌性及耐晶間腐蝕性能下降，這主要是由鐵素體的高溫脆性引起的。Cr的碳、氮化物析出是產生高溫脆性的主要原因。另外，在焊接過程中，焊接溫度達到950℃以上時，鐵素體不銹鋼中也會有Laves相的析出，影響其綜合性能。在超純鐵素體不銹鋼中同樣存在這種危害，并且因其含有較高的Cr和Mo元素，會使其對高溫脆性更加敏感，可通過采用降低C、N元素含量和加入穩定元素的方法減輕高溫脆性的危害。

焊接時，高溫脆性會對鋼產生嚴重損害，一方面，因為焊接過程中C和N元素在晶界析出并與Cr和Mo元素發生反應，形成富含Cr和Mo的碳、氮化物，逐漸向晶界移動；另一方面，當焊接溫度達到950℃后，經常會有Laves相析出。這些析出相會在位錯、晶界或晶內出現，阻止晶體位錯和晶界移動，使局部原子依然規則排列，鋼的強度得到提高，塑韌性會下降。

2 超純鐵素體不銹鋼脆性析出相的影響因素

2.1 合金元素

超純鐵素體不銹鋼中Cr、Mo、Ti、Nb、W和Cu等合金元素對其脆性析出相有一定的影響。

鐵素體不銹鋼中Cr元素含量越高，越容易鈍化，會使鐵素體不銹鋼表面不易被氧化，從而擁有更好的耐腐蝕性能，同時耐點蝕、耐縫隙腐蝕和耐晶間腐蝕的能力也會得到提高；與此同時，當Cr的質量分數越高時，鐵素體不銹鋼中脆性相形成的速度會越快。另外，α’和σ相形成和析出的快慢也與Cr的質量分數有關，Cr質量分數越高，析出速度越快，且析出相會使鋼的韌性下降、脆性轉變溫度顯著提高。

鐵素體不銹鋼中Mo元素是第二重要的元素，當Mo的質量分數到達一定比例時，鐵素體不銹鋼中σ相和χ相的析出量明顯增多；Moura L B等研究發現，在25Cr-7Mo的鐵素體不銹鋼中，Mo的加入降低了α′相的最高沉淀溫度，使溫度從475℃降低至400℃左右，并增加α′相的數量。

Kaneko M等發現，Mo元素會使Cr在鈍化膜中更快地富集，提高鈍化膜的穩定性能，加強鋼中Cr的耐腐蝕作用；Ma L等研究發現，在1020℃退火后，30Cr鋼會析出Laves相，該相主要由Fe、Cr、Mo、Si和Nb組成。與基體金屬相比，Laves相中的Nb和Mo質量分數較高，30Cr鋼1020℃退火后Laves相的X射線能譜分析如圖6所示。由此可見，在30Cr超純鐵素體不銹鋼中，Mo含量的提高會加速Laves相的析出。文獻指出，隨Mo含量的提高，時效后的26Cr不銹鋼中除了σ相和Laves相析出外，還會有富Mo的χ相析出，而隨著時效時間的延長，部分Laves相會逐漸轉化成σ相。

圖6 30Cr鋼1020℃退火后Laves相的X射線能譜分析（EDS）

（a）基體金屬的EDS分析；（b）Laves相的EDS分析

鋼中加入的Nb和Ti等具有穩定性質的元素與C和N元素結合，會析出TiN、NbC和Fe2Nb等相，且分布在晶粒內部和晶界上，使Cr的碳化物和氮化物的形成速度變慢，從而增強鐵素體不銹鋼的耐晶間腐蝕性能；Anttila S等研究了添加Ti和Nb對430等鐵素體不銹鋼焊縫的影響，焊接溫度達到950 ℃時，易生成Laves相，導致焊接接頭變脆，接頭的沖擊韌性降低。另外，Naghavi S S等研究發現，高溫時效時，鐵素體不銹鋼中Nb元素在基體中溶解度隨著溫度的升高而降低，易導致Laves相粗化，使鐵素體不銹鋼的抗拉強度降低。

研究發現，含有W元素的444鐵素體不銹鋼在1000℃高溫時效時，可顯著提高鋼的高溫抗拉強度，但隨著W質量分數的增加，會導致Laves相嚴重粗化，沉淀強化效應減弱，高溫抗拉強度降低。

當鐵素體不銹鋼中含有Cu元素時，會析出富Cu相，可顯著提高430-Cu的耐腐蝕性能。含Cu元素的Fe-Cu二元合金和Fe-Cu-Ni三元合金可以提高鋼的強度和韌性。富Cu相主要在650℃和750℃時析出，在初始時效階段，富Cu相保持球形，隨著時效溫度及時間的增加，會逐漸變為橢圓形和棒狀，如圖7所示。

圖7 17Cr-0.86Si-1.2Cu-0.5Nb鐵素體不銹鋼在750°℃時效1h后富Cu相的形貌

2.2 稀土元素

稀土元素（RE）極具化學活性，加入適量的RE可以有效優化鋼的性能。

27Cr鐵素體不銹鋼析出相的透射電鏡檢測結果如圖9所示。未添加RE時，鐵素體不銹鋼中的析出相較為復雜，如圖8（a）所示，二次相會在晶界析出，同時以鏈狀出現在鐵素體基體中，主要有σ相、M23C6、M6C，還存在少量M2N和χ相。添加RE后，鏈狀析出相逐漸減少，在基體中經常以單個的形態呈現，主要為σ相，同時，碳、氮化物析出變少，如圖8（b）所示。當超純鐵素體不銹鋼中RE的質量分數為0.106%時，會起到更好的強化作用，此時RE元素的添加會使晶粒細化，提高沖擊功，使沖擊斷裂機制發生轉變，由脆性轉變為韌性；另外，添加RE還能降低鋼中S的質量分數，有效減少點蝕誘發源，提高耐點蝕性能。

圖8 27cr鐵素體不銹鋼析出相透射電鏡檢測結果

（ a ）0%RE樣品的明場圖像；（ b ） 0.106%RE樣品的明場圖像

2.3 時效處理

不同的時效處理對脆性析出相的影響是不同的。當超純鐵素體不銹鋼產生脆性析出相時，其力學性能、沖擊性能和耐腐蝕性能等綜合性能都會惡化，而時效處理不僅能改善組織和提高塑性，還可有效地減少析出相的析出，降低其對鋼的危害。

LU H H等研究發現，27Cr-4Mo-2Ni鐵素體不銹鋼在600～800℃時效時，主要有χ相、Laves相和σ相等析出相，27Cr-4Mo-2Ni鐵素體不銹鋼不同溫度時效處理后各相的形態和分布如圖9所示。這些析出物會導致沖擊韌性、抗拉強度和塑性的降低及硬度的增加。χ相主要在600～800 ℃時效后沿晶界析出，700 ℃時效時晶粒內部會析出Laves相，而σ相一般在750℃以后在晶界析出，這時Laves相會有部分溶解到基質中，為σ相的生長提供了Cr和Mo原子，使晶粒粗化，導致鋼的脆性斷裂。

圖9 27Cr-4Mo-2Ni鐵素體不銹鋼不同溫度時效處理后x相、Laves相和o相的形態和分布

（ a ） 650℃時效4h；（ b ） 700℃時效4h；（ c ） 750℃時效2h；（ d ） 800℃時效4h。

張晶晶發現SUS444超純鐵素體不銹鋼在850℃時效10min后，TiN會慢慢轉變為TiN/NbC/貧Nb相的復合結構，該復合結構與基體的界面有較高的結合強度，會使沖擊韌性大幅提升。

駱毅等對446超純鐵素體不銹鋼進行時效處理時，發現其在800℃時效，σ相會在0.5h后析出，且σ相析出會隨著時效時間增加而慢慢變多，并形成類似于網狀的結構，同時σ相中逐漸產生微裂紋，這些大量的網狀σ相會嚴重降低鋼的韌性。

馬力等對26%Cr超純鐵素體不銹鋼退火時發現，主要存在TiN、NbC和χ相等3種典型的析出相，有害相χ相會嚴重導致鋼的脆性產生，而隨退火溫度的升高，達到1020℃，χ相逐漸減少至微乎其微。因此，想要χ相消失，需要提供足夠高的退火溫度。

對于高Cr鐵素體不銹鋼27.4Cr-3.8Mo-2.1Ni，QU H P等發現在950℃時效0.5h后，會析出σ和 Laves相，它們提高了鋼的硬度，但卻降低了其延展性。這些有害相在1100℃固溶處理0.5h后可溶解到基質中。

武敏等發現441熱軋板材在900～950℃退火時有大量Laves相析出，如圖10所示，析出相有兩種：一種是初生相，為（Ti, Nb）（C, N）的復合結構，尺寸約5 μm；另一種是Laves相，呈細小的點狀，數量多而密集，均勻分布在晶界、亞晶界和晶內。另外，將退火溫度提高到1000～1050℃后，可以有效地消除Laves相，但還會有少量Nb（C, N）相析出。

圖10 441鐵素體不銹鋼熱軋板材在不同退火溫度后的Laves相形貌

（ a ） 900℃退火后的Laves相形貌；（ b ） 950℃退火后的Laves相形貌。

3 脆性對超純鐵素體不銹鋼性能的影響

3.1 脆性對力學性能的影響

研究證明，由于Cr和Mo含量較高，再加上一定量的Nb，微觀結構中容易形成幾種脆性金屬間化合物，如（Fe-Cr-Mo）型σ相，（Fe-Cr-Mo）型χ相和Fe2Nb型Laves相，這些脆性金屬間化合物會導致超純鐵素體不銹鋼塑韌性的顯著降低和硬度的上升。

德國學者Saha R等發現，由于C元素溶解度較低，鐵素體不銹鋼在高溫冷卻過程中，會析出高硬度的（Ti, Nb）C，而彌散分布的（Ti, Nb）C會使鐵素體不銹鋼的強度和硬度提高。另外，研究發現，合金中的二相粒子Cr23C6和Cr2N等對機械性能，特別是韌性和延展性有強烈的影響，會導致韌性和延展性降低，易使鋼產生斷裂。

Fe-Cr合金中典型的α′相沉淀會導致鐵素體基體中的Cr耗盡，從而使鋼的耐蝕性和韌性降低，硬度提高。研究發現，444鐵素體不銹鋼在400～475℃時效處理時，會析出α‘相，導致其硬度上升，并且在475℃時效時間超過500h后，韌性急劇下降，時效后441超純鐵素體不銹鋼的硬度及斷裂所吸收的能量如圖11所示。

圖11 400℃和450℃時效后441超純鐵素體不銹鋼的硬度及斷裂所吸收的能量隨時間變化

（a）硬度隨時效時間的變化；（b）斷裂吸收的能量隨時效時間的變化。

駱毅等研究發現，在對446超純鐵素體不銹鋼進行時效處理，當σ相中還未形成網狀結構時，材料的抗拉強度會得到一定程度的提高；而當σ相的析出形成網狀結構時，材料的抗拉強度和伸長率會有較為明顯的下降，如圖12所示。另外，無論是否有形成網狀結構，σ相的析出都會對材料的沖擊性能造成嚴重地損害，導致其沖擊性能的下降，不能滿足用鋼的部分要求。

圖12 800℃時效后446超純鐵素體不銹鋼的抗拉強度和伸長率隨時間變化

Laves相的析出對超純鐵素體不銹鋼的影響既有利的一面又有不利的一面。文獻指出，隨時效時間的增加，Fe2Nb相會在鋼中逐漸析出，從而導致鋼的韌性及高溫強度的降低。研究發現，若在Laves相沉淀物中加入Si和Nb元素，Laves相沉淀有助于增加鋼的抗蠕變性能和高溫強度。另外，Laves相中若含有W元素，有助于提高鋼的高溫抗拉強度，如圖13所示，與無W型444鐵素體不銹鋼相比，W的質量分數為0.5%～1%時，抗拉強度有明顯的提高。在900℃時效時，隨時效時間的增加抗拉強度有較小幅度的降低，并逐漸趨于穩定；而在1000℃時效時，抗拉強度會有較大幅度的降低，但是初始的抗拉強度依然比無W型鋼的高。

圖13 444鐵素體不銹鋼900C和1 000°C下高溫抗拉強度隨時效時間的變化（a）900℃；（b）1000 ℃。

441鐵素體不銹鋼在850℃時效過程中會析出Laves相，且快速生長，當其沿晶界連成網狀結構時，會導致塑性和沖擊韌性降低，且由于晶界數量減少，晶粒尺寸變大，析出速率會降低。

19Cr-2Mo-Nb-Ti鐵素體不銹鋼不同時效溫度下的力學性能如圖14所示，該鋼在850～1050℃時效過程中，（FeCrSi）2（MoNb）和（Fe, Cr）2（Nb, Ti）型Laves相會轉變成（Nb, Ti）（C, N）沉淀，同時溶液中Nb的質量分數會因沉淀的溶解和粗化而增加，導致其抗拉強度降低；但在950℃時效處理后，可以改善再結晶晶粒的均勻性，伸長率會急劇升高，最高達到37.3%，最后逐漸穩定在32.6%。

圖14 19Cr-2Mo-Nb-Ti鐵素體不銹鋼不同時效溫度下的力學性能

3.2 脆性對耐蝕性能的影響

研究發現，脆性相的析出會全面惡化鋼的耐腐蝕性能。另外，文獻表明，由于27.4Cr-3.8Mo超純鐵素體不銹鋼Cr質量分數較高，在950℃時效0.5h易產生σ相和χ相，導致耐點蝕性降低，而在1100℃時效0.5h后，σ相和χ相會逐漸消失，耐點蝕性能恢復，其點蝕電位如圖15所示。

圖15 24.7Cr-3.4Mo和27.4cr-3.8Mo不銹鋼的點蝕電位

不銹鋼的Cr和Mo含量對其耐腐蝕性能有決定性的影響，當Cr的質量分數在25%以上、溫度700～800 ℃時會析出σ相和χ相，導致鋼的耐腐蝕性能降低。另外，Cr元素極易與C和N元素結合，并在晶界或晶粒內部析出，一方面，會形成富Cr的碳、氮化物，使Cr的質量分數大幅度地減少，耐腐蝕性能下降；另一方面，這些析出物顆粒對鈍化膜有危害，會破壞其均勻性，導致其穩定性下降，影響鋼的耐腐蝕性能。在腐蝕性介質中時，焊接接頭極易產生晶間腐蝕或者點蝕和縫隙腐蝕等局部腐蝕。

黃志濤等認為，在氯離子環境中，增加高純鐵素體不銹鋼Mo的質量分數，可延遲M23C6（M為Fe、Cr和Mo）析出，提高其耐點蝕性；張恒華等研究發現，若在26Cr超純鐵素體不銹鋼中添加一定量的Mo元素，能使鈍化膜中Cr元素富集，使鈍化膜的穩定性得到加強，從而提高材料的耐點蝕性能；童麗華等發現，超純鐵素體不銹鋼中加入Nb和Ti元素，可有效阻止不銹鋼中Cr的碳、氮化物析出，使其耐晶間腐蝕性增強；但其他的研究發現，15Cr超純鐵素體不銹鋼中，若Ti和N的質量分數足夠高，易形成TiN，會加速點蝕的擴展，反而對其耐腐蝕性能不利。

溫國軍等發現，430Ti鐵素體不銹鋼在475℃時效0～100h時，隨時效時間的延長，硬度會逐漸增加，α’相和α相增多，使耐腐蝕性能嚴重下降，其耐腐蝕性能如圖16所示。

圖16 430Ti鐵素體不銹鋼的耐腐蝕性能

綜上可得，超純鐵素體不銹鋼中，Cr的質量分數越高，越容易產生析出相，致使鋼的耐腐蝕性能嚴重降低，而加入一定量的Nb、Ti和Mo元素會提高其耐腐蝕性能，但Ti元素形成的TiN對鋼的耐點蝕性能有不利影響。

4 結語與展望

本文對超純鐵素體不銹鋼的的σ相脆性、475℃脆性和高溫脆性的主要特征和影響因素進行了分析。得到如下結論：

（1）超純鐵素體不銹鋼中σ相脆性的產生是由于富Cr和Mo元素的σ相和χ相析出；475℃脆性的產生是由于富Cr的α‘相析出；高溫脆性的產生是由于Cr的碳、氮化物的析出。

（2）超純鐵素體不銹鋼中合金元素、RE及時效處理對析出相有一定的影響，可一定程度上抑制σ相脆性、475℃脆性和高溫脆性的產生。具體影響如下。

① Cr、Mo含量增高時，會增加α’相、σ相、χ相和Laves相的析出量。在超純鐵素體不銹鋼中，以薄截面進行應用時，加穩定化元素能減輕或消除高溫脆性。熱處理時避開高溫區間，則不會出現高溫脆性；另外，添加Ti和Nb可推遲σ相的析出，從而減輕σ相脆性，但加入Ti和Nb會導致Laves相的產生，且Nb含量過高，易導致Laves相的粗化。

② RE的添加會減少σ相和Cr的碳、氮化物的析出，減輕σ相脆性和高溫脆性，提高鋼的力學性能和耐點蝕性能

③不同的時效處理對析出相有不同的影響，根據Cr含量的不同，析出相會有細微的差別。600～800℃時效，會有少量的σ相、χ相和Laves相析出，但600℃時效時，α‘相會重新溶解在基體中，475℃脆性隨之消失；850～950 ℃時效，會有大量σ相、χ相和Laves相析出；1000～1100℃時效時，σ相、χ相和Laves相的析出量明顯減少甚至消失，可通過1000℃以上時效處理消除σ相脆性。

（3）超純鐵素體不銹鋼由于α’相、σ相、χ相和Laves相等二次相析出，會造成其韌性、塑性的降低和強度、硬度的升高，并對其耐腐性能也有較大的影響；Laves相中若加有Si和W元素，會增強其高溫強度和抗拉強度；另外，添加Cu元素，產生的富Cu相沉淀有助于提高鋼的韌性。

國內Ni資源匱乏，一旦其過度消耗造成資源短缺，將會對國內不銹鋼行業產生嚴重影響。而超純鐵素體不銹鋼作為“資源節約型”不銹鋼，具有高綜合性能和低綜合成本的優勢，大力推廣低鎳少鎳的400系不銹鋼是國內不銹鋼行業實現可持續、高質量發展的必然選擇。現如今，超純鐵素體不銹鋼在汽車行業，家電領域和電梯行業等方面已逐步代替部分奧氏體不銹鋼，此外，在機場和體育場等大型建筑屋面的建造上也取得了階段性成功。超純鐵素體不銹鋼在未來國內不銹鋼產品的市場規模會十分巨大，增長前景廣闊。

今后，需要對超純鐵素體不銹鋼的脆性問題進行重點研究，生產和使用過程中，需有效抑制σ相脆性、475℃脆性和高溫脆性的產生，這樣才能保證鋼材具有良好的力學性能和耐腐蝕性能，趨利避害，發揮其“資源節約型”的優勢，使超純鐵素體不銹鋼在不銹鋼行業中獲得更大的進步和發展。

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