铁素体不锈钢由于不含镍,所以其生产成本远低于传统的奥氏体不锈钢且价格相对稳定,在许多原先认为只能采用奥氏体不锈钢(300系)的应用领域,铁素体不锈钢逐渐成为一种性能优异的替代材料。随着工业的不断发展,废钢的回收利用日益受到重视,而去除钢中常见的残余元素如锡、铜会则增加回收的成本,但是锡、铜在一定条件下(如控制钢中碳氮元素)对铁素体不锈钢的一些性能反而起到有益的作用。本课题通过分析国内外的研究现状,利用实验室条件,研究含锡、铜铁素体不锈钢的铌钛稳定化处理及其腐蚀性能。实验钢以含锡约0.25%,铜约0.2%的中铬铁素体不锈钢为基体,通过控制钢中的碳氮元素及铌钛的比例,主要研究其对含锡、铜铁素体不锈钢夹杂物、晶粒大小、室温冲击、点蚀、晶间腐蚀和钝化膜的影响。夹杂物分析结果表明,锡、铜的添加有减小夹杂物尺寸的趋势,而铌钛稳定化之后,高碳氮含量的铁素体不锈钢中大尺寸夹杂物所占比例会骤增,低碳氮含量的铁素体不锈钢中随着Nb/Ti比值的减小,夹杂物的尺寸及数量呈增大的趋势,而且复合夹杂物中铌钛的含量也随此比例的变化呈正相关变化。金相组织显示,铁素体不锈钢中添加锡、铜会细化晶粒,钢中碳氮含量较低时添加铌钛稳定化元素后,晶粒能够进一步细化,随着钢中Nb/Ti比值的增加,晶粒细化效果会越来越显著,且大小分布变均匀。钢中碳氮含量较高时,铌钛的添加会消除钢中存在的马氏体组织,使其全部转变为铁素体,且细化晶粒。但是,在本实验范围内铁素体不锈钢随着锡、铜、铌和钛的添加,会降低其冲击韧性。极化曲线结果表明,低碳氮含量的铁素体不锈钢中锡、铜的添加会显著提高其点蚀电位,铌钛稳定化后,点蚀电位则随着Nb/Ti比值的减小呈现先增加后减小的规律,当Nb/Ti=3时,达到最大值285.4 mV。在高碳氮含量的铁素体不锈钢中,锡、铜的添加对其点蚀电位几乎没有影响,而铌钛的添加则会降低其点蚀电位。通过电化学阻抗谱测试发现,铁素体不锈钢中添加锡、铜之后会提高其钝化膜的阻抗,而在此基础上当Nb/Ti=3时,钝化膜阻抗达到最大值。以Nb/Ti=3双稳定的低碳氮含锡、铜铁素体不锈钢的抗点蚀性能随着温度的升高,pH值的降低,及氯离子浓度的升高而下降。测试本实验范围内钢晶间腐蚀敏感性的一个合适溶液为0.25 mol·L-1 H2SO4+0.01 mol·L-1 KSCN,结果表明,锡、铜的添加对高碳氮含量的铁素体不锈钢晶间腐蚀行为有较明显的改善,碳氮含量本身较低时则改善效果不明显。而铌钛的添加会显著降低钢的晶间腐蚀敏感性,在本实验范围内,铌单稳定的低碳氮含锡、铜铁素体不锈钢具有最小的晶间腐蚀敏感性,抗晶间腐蚀能力最强。XPS结果显示,钝化膜表面存在铌和锡的氧化物,它们对钝化膜起到一定程度的改善。