不銹鋼材料中有種重要的合金元素是鈮，其用量只比鉬少。特別是應(yīng)用在高溫耐熱環(huán)境中時(shí)，鈮能夠一定程度替代價(jià)格高昂的鉬元素。一些含鈮不銹鋼也早就普及應(yīng)用。最有代表性的是廣泛用作汽車排氣系統(tǒng)的409不銹鋼和大量用在家電、廚具領(lǐng)域的430不銹鋼。

鐵素體不銹鋼卷

說回鈮元素，鈮不但是一種強(qiáng)鐵素體形成元素，還是強(qiáng)碳、氮化物的形成元素。經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間受熱后容易生成金屬間化合物。鈮在不銹鋼中的作用主要受鈮元素存在形式?jīng)Q定。通常不銹鋼鈮的存在形式分為自由鈮、鈮的碳、氮化物與金屬間化合物。

鈮元素對(duì)不銹鋼性能具有多方面的影響。

室溫狀態(tài)鈮對(duì)不銹鋼力學(xué)性能會(huì)產(chǎn)生影響，鈮較其他合金元素具有最大化的強(qiáng)化作用。很多不銹鋼鋼種均是通過加入鈮來提高材料強(qiáng)度。

鈮對(duì)不銹鋼的高溫力學(xué)性能也有影響，固溶鈮能夠有效優(yōu)化不銹鋼材料的高溫強(qiáng)度，而事實(shí)上在眾多合金元素中對(duì)鐵素體不銹鋼的高溫屈服強(qiáng)度的影響中鈮的作用是最大，鈦元素最小。

鈮對(duì)不銹鋼材料的高溫蠕變強(qiáng)度也會(huì)造成影響，蠕變破斷時(shí)間隨鈮含量的增加而呈直線上升， 并且0.1%與1%的鈮作用是相等的，因此微量鈮對(duì)不銹鋼材料的高溫蠕變強(qiáng)度效果良好。 固溶鈮則有所區(qū)別，固溶鈮是以固溶強(qiáng)化作為影響機(jī)制的。

鈮對(duì)碳有穩(wěn)定性作用，鈮能夠提升不銹鋼的耐晶間腐蝕性能，因?yàn)橛免壏€(wěn)定化的不銹鋼經(jīng)過固溶或穩(wěn)定化處理后，不銹鋼中的碳會(huì)全部生成NbC，防止在低溫回火時(shí)形成Cr23C6而發(fā)生晶界貧鉻區(qū)，即增加了不銹鋼的耐晶間腐蝕性能。

鈮還具有細(xì)化晶粒的作用，鈮是細(xì)化晶粒效果最好的元素之一。在熱加工過程中，奧氏體組織沒有相變細(xì)化晶粒的技術(shù)，而是通過NbC、Nb(CN)在熱加工中的析出溶解規(guī)律，析出物質(zhì)點(diǎn)的“釘扎”原理防止晶界發(fā)生移動(dòng)，與溶質(zhì)鈮原子的拖曳作用，避免再結(jié)晶，從而細(xì)化晶粒。

鈮元素對(duì)鐵素體不銹鋼的深沖性能也會(huì)產(chǎn)生影響，加鈮是給予鐵素體不銹鋼優(yōu)良深沖性能的最好的辦法之一。優(yōu)化這一性能所要的鈮元素?cái)?shù)量和碳氮含量有關(guān)。擁有合適量鈮元素的鐵素體不銹鋼會(huì)有較好的平均r值。