不锈钢材料中的Ni

songyun1007

不锈钢材料中的Ni元素的作用是什么？
* q8 {( e+ L5 f9 W2 a$ \1Cr18Ni9Ti与1Cr18Ni9在应用方面的区别是什么？
; j7 s/ Q8 \1 ?0Cr18Ni10Ti与1Cr18Ni9在应用方面的区别是什么？

songyun1007

更正：
& e2 g0 k* Z  ]9 Y5 j是Ti元素的作用。
, Z, e2 [$ ^8 P7 D% S/ P非常抱歉，请原谅！

zamcompy

TI主要是用来防高腐蚀性的浓盐浓酸强碱等极其恶劣的条件下使用的不锈钢。一般情况下不用。

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由于以前冶炼技术的限制，无法进一步降低钢中的碳含量，故在钢中加Ti形成碳化物以固定固定钢中的C，但是导致钢中TiN夹杂物增加，加工性能变差，且钢锭表面质量很难控制，后因冶炼技术进步（AOD炉等投入生产），可以将C控制到很低的水平，为此已没有必要加Ti，除非是因某些特殊用途需要。现在国外1Cr18Ni9Ti等已基本不用。
  U7 ^. `; g+ h  L相比含Ti品种，1Cr18Ni9等夹杂物少，纯净度高，更适宜于连铸生产，具有更佳的加工性能、抛光性能及耐蚀性。

德捷力/黄诗珂

1Cr18Ni9Ti     主要用途：抗碱液、醋酸、稀硝酸

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楼上的说得很不错，钛是稳定化元素，优先与碳形成碳化物，以免碳和铬形成碳化物而造成基体贫铬，从而降低不锈钢的耐腐蚀性能。国外已基本不用这种钢号的钢了。

songyun1007

谢谢！我还查到如下资料：
钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在铬18镍9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。

ymcgh

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( g7 ]& q" ]& ~7 g4 k
　　钛

　　元素名称：钛

　　元素在宇宙中的含量ppm)
# J) E8 i6 b) G& D: [! p
' S+ ~4 u- ~& i7 R" h; j　　3

　　体积弹性模量：GPa
; k* M7 j. Z# p
& U: G% e! L, ~. c　　110
( J0 S1 \; J7 C/ X0 {. r4 y; T
  h$ A# [7 p. i) _6 F+ R; V8 E　　原子化焓：kJ /mol @25℃
3 ?1 |( c4 V! G2 e
　　468.6

# F  q1 p$ W, ]　　热容：J /（mol· K）

　　25.060
1 t0 Q, e& g6 N7 n
  k* q% `* Y! S3 X% Q5 G　　导电性：10^6/(cm ·Ω )

* ?; {: {: `) d/ \+ Z+ l7 I9 [0 I　　0.0234
4 B* _# K) `2 m8 m
　　导热系数：W/（m·K）
. k) U  m6 r  S' s* v. ]+ ~
　　21.9

　　熔化热:(千焦/摩尔)
9 h! v4 S. G3 ]! Q% E
　　15.450
, k0 r0 K7 I' L" y
　　汽化热:(千焦/摩尔)

/ }$ }* ?/ f9 T: V　　421.00

0 y: V( R8 _* t; T, X　　元素原子量：47.87

　　元素类型：金属
3 Z/ V4 D9 G( U+ q" z, h) |
　　核内质子数：22
0 l0 z3 s: u6 a# w4 k0 ^6 I
　　核外电子数：22
4 d/ B5 ^+ L; y9 D1 H; Q2 D& t* [
　　核电核数：22

, o3 t3 z6 x2 z' S7 h. ]　　质子质量：3.6806E-26

$ ~4 J5 R' H" ^# U　　质子相对质量：22.154

' }9 Z! ]  E+ q; l3 Z　　电负性： 1.54

1 ^' T% ]- X. U4 G3 A+ O; ^　　所属周期：4

　　所属族数：IVB
& |" T/ U+ J% t5 _/ t8 R/ H9 ?
) M; h; P. |/ d7 F5 L: `　　摩尔质量：48

　　氢化物：TiH4

/ ~# S2 G, I3 P6 a- J+ M, Q2 G　　氧化物：TiO
+ t. x- y3 H3 \# r+ j1 n! q
　　最高价氧化物化学式：TiO2

　　密度：4.54

　　熔点：1660.0

2 p9 k- z  D! O1 P6 M　　沸点：3287.0
. Y- Q  F+ f6 D7 R# y/ t
　　外围电子排布：3d2 4s2

* k' w' s  \# a9 p9 u9 `　　核外电子排布：2,8,10,2
0 a: h  A" x# ?! M0 Q( b: O
　　颜色和状态：银灰色金属
" ?, W# T- O& Z8 i  [2 i3 u
　　原子半径：2

　　常见化合价：+2,+3,+4
: g: {8 P. D3 r, f
　　电子亲合和能： 38 KJ·mol-1
6 k" f8 {0 x5 j6 m9 H6 A7 i0 m$ M
1 v5 ^: B2 D* D* L9 U* {+ Q) j# T　　第一电离能： 658 KJ·mol-1 第二电离能： 1310 KJ·mol-1 第三电离能： 2652 KJ·mol-1

$ b+ d( m& `" `. H: l! p  O2 w　　单质密度： 4.54 g/cm3 单质熔点： 1660.0 ℃ 单质沸点： 3287.0 ℃
; V8 b7 [( o6 ?6 r
　　原子半径： 2 埃 离子半径： 0.61(+3) 埃 共价半径： 1.32 埃
: y9 ]8 V# h8 @5 |& l0 u- R8 c
4 X8 g4 a% G/ ^, r( R5 H" D　　发现人：格列高尔 发现年代：1791年

　　发现过程：
! j- P! ?- e) S% E. R5 V8 y
　　1791年，英国的格列高尔，在研究黑色磁性砂时，发现其中有新元素，即钛。

　　元素描述：
! m2 V- l5 z# \4 @/ e. d
# P. g; o: I; `8 }& B　　具有金属光泽，有延展性。密度4.5克/厘米3。熔点1660±10℃。沸点3287℃。化合价+2、+3和+4。电离能为6.82电子伏特。钛的主要特点是密度小，机械强度大，容易加工。钛的塑性主要依赖于纯度。钛越纯，塑性越大。有良好的抗腐蚀性能，不受大气和海水的影响。在常温下，不会被稀盐酸、稀硫酸、硝酸或稀碱溶液所腐蚀；只有氢氟酸、热的浓盐酸、浓硫酸等才可对它作用。
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　　元素来源：
9 N: Y5 I2 a$ i0 _7 L) A
　　钛属于稀有金属，在地壳中的丰度占第七位，有0.42%。用于冶炼钛的矿物主要有钛铁矿（FeTiO3）、金红石（TiO2）和钙钛矿等。矿石经处理得到易挥发的四氯化钛，再用镁还原而制得纯钛。

　　元素用途：
1 P% ?7 l. H  S' h7 S3 c
　　钛和钛的合金大量用于航空工业，有"空间金属"之称；另外，在造船工业、化学工业、制造机械部件、电讯器材、硬质合金等方面有着日益广泛的应用。
5 s: p* Y% K2 l  ~# X
8 J( K7 d  v5 E" x' ]6 t7 E* `　　元素辅助资料：

% q; Y/ R( [4 T$ |2 j　　钛的主要矿石是金红石TiO2和钛铁矿FeTiO3，它的发现也正是从这两种矿石的分析而来。早在1791年英国英格兰西南端康沃尔（Cornwall）郡门拉陈（Menacan）教区的牧师格累高尔，也是一位科学家，分析出产在他教区内的一种黑色矿砂，也就是今天成为钛铁矿的矿石时发现了一种新的金属物质并命名为menacenite。三年后，1795年，克拉普罗特分析了匈牙利布伊尼克（Boinik）地区出产的金红石，认识到它是一种新金属的氧化物，具有抵抗酸、碱溶液的特性，借用希腊神话中大地的第一代儿子们泰坦神族Titans，命名这个金属为titanium，元素符号定为Ti。两年后，克拉普罗特证实格累高尔发现的menacenite就是钛。

$ _$ t; r" C1 M; f　　钛对于酸、碱具有较强的耐腐蚀性，已成为化工生产中重要的材料。

　　钛一般被认为是稀有金属，其实它在地壳中的含量相当大，比一般的常用的金属锌、铜、锡等都大，甚至比氯、磷都大。

　　同位素及放射线： Ti-44[52y] Ti-45[3.07h] Ti-46 T-47 *Ti-48 Ti-49 Ti-50 Ti-51[5.76m]

+ p& X% p; {( J2 y- f4 D6 ~/ U1 A　　名称由来：
* p) ]# i' n! g, S
$ Y% q. |+ j+ A9 B% W' {　　希腊文：titanos（大力神）。
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4 b8 E8 l9 N7 C! A* R　　元素描述：
0 |$ _) w6 s+ U1 A/ J* y
　　富有光泽的灰黑色金属，在地壳中含量第九（百万分之5700）。能被高度抛光，而且相对不易生锈。
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　　元素来源：

& a, r+ A) Q8 K* q; o9 z　　通常存在于钛铁矿(FeTiO3)或金红石(TiO2)中，也见于钛-铁复合磁铁矿、榍石(CaTiSiO5)和铁矿中。将二氧化钛、碳和氯气共热可制得四氯化钛，然后在氩气氛中共热四氯化钛与镁蒸气可得到纯钛。
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　　元素用途：

3 T" O3 I: s. F) t4 r4 a6 h7 A　　因为钛金属坚韧、耐酸性好，所以应用在多种合金中。白色颜料二氧化钛(TiO2)覆盖其他材料表面效果极佳，用于绘画、橡胶、造纸……等等许多领域。
9 ?9 ^0 C5 V& Y, I! G+ I+ g
. z3 q4 S1 _4 {" X　　从发现钛元素到制得纯品，历时一百多年。而钛真正得到利用，认识其本来的真面目，则是本世纪40年代以后的事情了。

　　地理表面十公里厚的地层中，含钛达千分之六，比铜多6l倍。随便从地下抓起一把泥土，其中都含有千分之几的钛，世界上储量超过一千万吨的钛矿并不希罕。
. R% X0 Z1 ]1 O, y+ B+ d5 X8 T2 d+ t
　　海滩上有成亿吨的砂石，钛和锆这两种比砂石重的矿物，就混杂在砂石中，经过海水千百万年昼夜不停地淘洗，把比较重的钛铁矿和锆英砂矿冲在一起，在漫长的海岸边，形成了一片一片的钛矿层和锆矿层。这种矿层是一种黑色的砂子，通常有几厘米到几十厘米厚。

　　钛没有磁性，用钛建造的核潜艇不必担心磁性水雷的攻击。
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　　1947年，人们才开始在工厂里冶炼钛。当年，产量只有2吨。1955年产量激增到2万吨。1972年，年产量达到了 20万吨。钛的硬度与钢铁差不多，而它的重量几乎只有同体积的钢铁的一半，钛虽然稍稍比铝重一点，它的硬度却比铝大2倍。现在，在宇宙火箭和导弹中，就大量用钛代替钢铁。据统计， 目前世界上每年用于宇宙航行的钛，已达一千吨以上极细的钛粉，还是火箭的好燃料，所以钛被誉为宇宙金属，空间金属。
( r0 P: P2 b, R
　　钛的耐热性很好，熔点高达1725℃。在常温下，钛可以安然无恙地躺在各种强酸强碱的溶液中。就连最凶猛的酸——王水，也不能腐蚀它。钛不怕海水，有人曾把一块钛沉到海底，五年以后取上来一看，上面粘了许多小动物与海底植物，却一点也没有生锈，依旧亮闪闪的。
% C' l) C6 N7 M1 Q3 |0 M& ^. d* Z/ i
' V# c+ \( e. _& \9 f2 {9 ^　　现在，人们开始用钛来制造潜艇一——钛潜艇。由于钛非常结实，能承受很高的压力，这种潜艇可以在深达4500米的深海中航行。

　　钛耐腐蚀，所以在化学工业上常常要用到它。过去，化学反应器中装热硝酸的部件都用不锈钢。不锈钢也怕那强烈的腐蚀剂——热硝酸，每隔半年，这种部件就要统统换掉。现在，用钛来制造这些部件，虽然成本比不锈钢部件贵一些，但是它可以连续不断地使用五年，计算起来反而合算得多。
. W5 _2 o0 a# k! |5 e, B, c$ M
　　钛的最大缺点是难于提炼。主要是因为钛在高温下化合能力极强，可以与氧、碳、氮以及其他许多元素化合。因此，不论在冶炼或者铸造的时候，人们都小心地防止这些元素“侵袭”钛。在冶炼钛的时候，空气与水当然是严格禁止接近的，甚至连冶金上常用的氧化铝坩埚也禁止使用，因为钛会从氧化铝里夺取氧。现在，人们利用镁与四氯化钛在惰性气体——氦气或氩气中相作用，来提炼钛。

　　人们利用钛在高温下化合能力极强的特点，在炼钢的时候，氮很容易溶解在钢水里， 当钢锭冷却的时候，钢锭中就形成气泡，影响钢的质量。所以炼钢工人往钢水里加进金属钛，使它与氮化合，变成炉渣一—氮化钛，浮在钢水表面，这样钢锭就比较纯净了。

　　当超音速飞机飞行时，它的机翼的温度可以达到500℃。如用比较耐热的铝合金制造机翼，一到二三百度也会吃不消，必须有一种又轻、又韧、又耐高温的材料来代替铝合金乙钛恰好能够满足这些要求。钛还能经得住零下一百多度的考验，在这种低温下，钛仍旧有很好的韧性而不发脆。
( S1 l; f8 P* T- }4 b& O
9 T) o# ?4 G/ F' ^! c6 v% d4 ~, _　　利用钛和锆对空气的强大吸收力，可以除去空气，造成真空。比方，利用钛制成的真空泵，可以把空气抽到只剩下十万万万分之一。

　　钛的氧化物——二氧化钛，是雪白的粉末，是最好的白色颜料，俗称钛白。以前，人们开采钛矿，主要目的便是为了获得二氧化钛。钛白的粘附力强，不易起化学变化，永远是雪白的。特别可贵的是钛白无毒。它的熔点很高，被用来制造耐火玻璃，釉料，珐琅、陶土、耐高温的实验器皿等。

　　二氧化钛是世界上最白的东西， l克二氧化钛可以把 450多平方厘米的面积涂得雪白。它比常用的白颜料一—锌钡白还要白5倍，因此是调制白油漆的最好颜料。世界上用作颜料的二氧化钛，一年多到几十万吨。二氧化钛可以加在纸里，使纸变白并且不透明，效果比其他物质大10倍，因此，钞票纸和美术品用纸就要加二氧化钛。此外，为了使塑料的颜色变浅，使人造丝光泽柔和，有时也要添加二氧化钛。在橡胶工业上，二氧化钛还被用作为白色橡胶的填料。

　　四氯化钛是种有趣的液体，它有股刺鼻的气味，在湿空气中便会大冒白烟——它水解了，变成白色的二氧化钛的水凝胶。在军事上，人们便利用四氯化钛的这股怪脾气，作为人造烟雾剂。特别是在海洋上，水气多，一放四氯化钛，浓烟就象一道白色的长城，挡住了敌人的视线。在农业上，人们利用四氟化钛来防霜。
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　　钛酸钡晶体有这样的特性：当它受压力而改变形状的时候，会产生电流，一通电又会改变形状。于是，人们把钛酸钡放在超声波中，它受压便产生电流，由它所产生的电流的大小可以测知超声波的强弱。相反，用高频电流通过它，则可以产生超声波。现在，几乎所有的超声波仪器中，都要用到钛酸钡。除此之外，钛酸钡还有许多用途。例如：铁路工人把它放在铁轨下面，来测量火车通过时候的压力；医生用它制成脉搏记录器。用钛酸钡做的水底探测器，是锐利的水下眼睛，它不只能够看到鱼群，而且还可以看到水底下的暗礁、冰山和敌人的潜水艇等。
4 G4 S' W! L& O8 n3 \2 U
0 K' Z# \2 u* ^　　冶炼钛时，要经过复杂的步骤。把钛铁矿变成四氯化钛，再放到密封的不锈钢罐中，充以氩气，使它们与金属镁反应，就得到“海绵钛”。这种多孔的“海绵钛”是不能直接使用的，还必须把它们在电炉中熔化成液体，才能铸成钛锭。但制造这种电炉又谈何容易！除了电炉的空气必须抽干净外，更伤脑筋的是，简直找不到盛装液态钛的坩埚，因为一般耐火材料部含有氧化物，而其中的氧就会被液态钛夺走。后来，人们终于发明了一种“水冷铜坩埚”的电炉。这种电炉只有中央一部分区域很热，其余部分都是冷的，钛在电炉中熔化后，流到用水冷却的铜坩埚壁上，马上凝成钛锭。用这种方法已经能够生产几吨重的钛块，但它的成本就可想而知了。

songyun1007

1Cr18Ni9Ti 在2002版不锈钢管标准中，就已明确“不作为推荐材料”
在HG法兰标准中，就有0Cr18Ni9和0Cr18Ni10Ti 两种材料。
按5#回复，除了腐蚀环境，都不需要使用含Ti材料的不锈钢。
而不锈钢一般都用于腐蚀环境。0Cr18Ni9用在什么环境下？

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合金在800℃－960℃氧气和空气中的氧化行为，并与Ti-50Al(at%)合金作一对比，表明该合金具有较好的高温抗氧化性能，其氧化增重速率略优于文献报道的铁基耐热不锈钢，发现了Ti-45Al-10Nb合金在空气中的氧化增重速率明显低于在纯氧中的氧化增重速率，X－射线相分析与能谱分析表明氧化产物主要由TiO2与Al2O3组成，但空气中氧化后的氧化产物中含TiN相，认为它是降低氧化速率的主要原因，并且认为合金元素Nb稳定了氧化层中的TiN相，因而提高了合金在空气中的抗氧化性能。

- }' v0 X. ]0 r: ?) j3 \9 G! \不锈钢中加钛或铌是为了防止晶间腐蚀。

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如304SS中加入Ti321SS；加入Nb347SS，均使不锈钢于一次析出（primary ppt）先析出含钛或含铌碳化物，避免后续热处理时，基材中的碳和铬于晶界析出碳化铬，而造成敏化现象，而造成IGA现象。