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现代不锈钢和耐热钢中的铌 1、现代不锈钢生产概况 （1）世界不锈钢的产量和消费 不锈钢大量生产与应用始于二战后 50 年代末,而现代不锈钢则应该说是由于 60 年代末期 几乎是同时出现的 VOD(Vacuum Oxygen Decarbu rization)和 AOD(Argon Oxygen Decarbu rization)法的发明,使钢中的间隙元素大幅度降低,不锈钢发生了质的飞跃。从而进入了现代不 锈钢的发展进程。随后发展起来的连铸﹑森机米尔轧机问世以及炼钢工艺中部分的用铬﹑镍 精矿入炉，使生产成本显著下降，性能·价格比不断上升。因此，不锈钢产品的应用领域不 断扩大。产量逐渐增加。到 1995 年，世界不锈钢年产量达 1570 万吨，比上一年增加 12.7%， 比70 年代末增加 4 倍。日本是不锈钢生产第一大国，其次是美国﹑德国﹑南韩，详见表 1。 1993 年世界人均不锈钢消费量已经超过 2Kg ，发达国家在 7Kg 以上。 （2 ）不锈钢的生产工艺 现代不锈钢主要由 AOD 和 VOD 工艺生产。设备不断更新，工艺不断改进，川崎制铁 公司发展的 K-OBM-S( 以铁水为原料，两座转炉优化炼钢)工艺向 AOD 提出严重挑战。 目前，不锈钢的主要精炼法的效能﹑成本﹑高纯化能力以及高纯化水平列于表 2 。 从表中数据看 SS-VOD 纯度高，AOD-VDR 和 RH-KTB 综合效果最好。 1995 年日本不同工艺生产不锈钢构成比为 AOD 工艺占 63%，VOD 占28% ，其它 9% 。 当今不锈钢以板材为主，其次是管﹑型﹑棒﹑线，其构成比为冷轧薄板占 55-60%，热 轧板 10-11%，型﹑棒 15%，线材 8-10%，其它 8%。 （3 ）不锈钢钢类﹑钢种产量比例 在统计不同钢种产量比例时，日本以 Cr 系和 Cr-Ni 系分两类，其产量比 Cr 系占 25% ， Cr-Ni 占75% ；美国以含镍和无镍分两类，1993 年不锈钢总产量为 1749500 吨，其中含镍不 锈钢 1178813 吨占 67%，无镍不锈钢为 570687 吨占 33% 。美国产量大的钢种依次是304﹑ 304L﹑316﹑316L 和 301 型以及 409 和 430 型不锈钢；它们占总产量 70%主要是板材。 （4 ）不同领域应用比和不锈化趋势 不锈钢的应用大致分为生产用材和耐久消费材两类。前者主要是化工机械以及发电设 备，后者主要是汽车﹑家电﹑建筑等。以美国为例应用行业分布如表 3 ，工业装备占 66%， 消耗品占 33% 。 不论是生产设备材，还是耐久消耗材，它的经济效益和漂亮的装饰性深受用户欢迎。 钢铁产量向不锈钢转化趋势说明钢制品走向不锈钢化。图 1 是日本不锈钢和粗钢珠年产量的 变化趋势。 （5 ）铌是Cr 系和 Cr-Ni 系不锈钢的重要的合金元素之一，用量仅次于钼。其作用是多方面 的，尤其在高温领域中的耐热不锈钢更为重要，它部分的替代价格贵的钼。尤其日本不锈钢 生产中用铌铁量很大，而且逐年增加。详见表 4 。 日本消耗于不锈钢生产中的铌铁在1000-1500 吨，生产含铌不锈钢在 35-45 万吨，主要 用于铁素体不锈钢。 2 现代不锈钢中的铌 （1） 锈钢中的铌的物理冶金 铌即是一种强铁素体形成元素，又是强碳氮化物形成元素。在长时间受热时又易于形 成金属间化合物。所以铌在不锈钢中的物理冶金很复杂。铌在不锈钢中的作用决定于铌的存 在形式，自由铌和炭﹑氮化物中的铌含量决定于 NbC ﹑NbN ﹑Nb(CN) 的以温度为函数的溶 度积。 ①固溶铌对不锈钢的组织的影响 所有不锈钢都分布在有名的谢弗勒图上。钢种的位置由钢的镍﹑铬当量所决定。铌的 铬当量数为 0.5 。马氏体沉淀硬化钢中为2 。日本不锈钢手册中为 1.75。用下式计算铬当量： Cr 当量=Cr+2Si+1.5Mo+5V+5.5Al+1.75Nb+1.5Ti+0.75W 在估计 Nb 对相比例（铁素体）的影响时，只考虑化学成分中的 Nb 是不全面的，还必 须计算铌的炭，氮化物所消耗的 C﹑N 的镍当量数和化合物中的Nb 。所以在炭，氮化合物 形成温度域内，铌对相比例的影响就复杂化了，要进行详实的分析和计算。 铌对马氏体不锈钢除计算δ—铁素体量外，还要计算马氏体点 Md 的位置，对亚稳奥 氏体不锈钢还必须计算形变马氏体点Md 位置，才