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，鈮能夠一定程度替代價格高昂的鉬元素。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，鈮不但是一種強鐵素體形成元素，還是強碳、氮化物的形成元素。經(jīng)長時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。

鈮元素對不銹鋼性能具有多方面的影響。

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

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

鈮對不銹鋼材料的高溫蠕變強度也會造成影響，蠕變破斷時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，因此微量鈮對不銹鋼材料的高溫蠕變強度效果良好。 固溶鈮則有所區(qū)別，固溶鈮是以固溶強化作為影響機制的。

鈮對碳有穩(wěn)定性作用，鈮能夠提升不銹鋼的耐晶間腐蝕性能，因為用鈮穩(wěn)定化的不銹鋼經(jīng)過固溶或穩(wěn)定化處理后，不銹鋼中的碳會全部生成NbC，防止在低溫回火時形成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。

鈮還具有細化晶粒的作用，鈮是細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)點的“釘扎”原理防止晶界發(fā)生移動，與溶質(zhì)鈮原子的拖曳作用，避免再結(jié)晶，從而細化晶粒。

鈮元素對鐵素體不銹鋼的深沖性能也會產(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數(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有較好的平均r值。