近年来，随着工艺技术水平的提高和先进生产装备投入，不锈钢开发越来越受到生产企业和市场的关注，其中含铌不锈钢作为不锈钢一个重点品种，由于其优良综合性能，得到飞速发展。目前，国内已开发多个含铌不锈钢品种，涉及奥氏体、铁素体等不同组织钢种，大型的不锈钢生产企业像太钢、宝钢都实现了从冶炼到最终成品的“一条龙”生产，其它如张浦、宝新等合资企业和一些民营企业也都在生产含铌不锈钢，可以说，含铌不锈钢的发展，也促使了不锈钢行业的发展。从不锈钢生产企业的开发到用户的成功应用，都使得含铌不锈钢生产技术和应用技术提升到了一个很高的水平。品种及规格涉及范围广泛，应用领域也由一般的行业使用到国家大型重点工程应用，这些都促使我国在含铌不锈钢方面进行深入的研究，太钢也加紧对该系列不锈钢品种的研制开发，取得了显著的效果。

太钢含铌不锈钢的发展已有十几年的历史，真正应用于大生产是在1998年，当时为了完成国家重点工程——三峡工程用特殊不锈钢任务，首次开发含铌奥氏体不锈钢0Cr19Ni10NbN（304NbN）锻件（见图1），成功应用于三峡工程永久船闸支撑梁和垫块（见图2），后来又开发0Cr19Ni10NbN中厚板，应用到工程之中，该含铌不锈钢成功开发，为开发其他含铌不锈钢品种打下了坚实技术基础。

下面就我国在含铌钢方面的发展及应用作一详细介绍：

一、我国含铌不锈钢的发展应用

我国最早于20世纪70年代，为研究高深冲加工用耐蚀、抗疲劳、抗应变时效不锈钢，研制成功00Cr15Ni6Nb，在航天工业中获得应用；80年代，又先后开发了多个含铌马氏体耐热不锈钢，应用在航空工业中的直升机和斯贝发动机等方面。

目前我国含铌不锈钢的发展迅猛，大型企业像宝钢、宝新、张浦、青浦和上海克虏伯等都生产含铌铁素体不锈钢和奥氏体不锈钢，品种涉及到冷轧板、中厚板等；民营企业也生产含铌不锈钢，受设备条件的制约，主要生产奥氏体不锈钢，品种也主要以一些特殊的规格为主，如无缝钢管，型钢等。通过这些品种钢的生产，掌握了一定的生产含铌钢的关键技术工艺要点，产品质量得到快速的提升。目前，大部分产品已经替代了进口，同时部分产品也进行出口。

二、太钢含铌不锈钢的发展及应用

为适应市场对含铌不锈钢需求日益增加，太钢也在积极对含铌不锈钢进行基础的理论研究，通过优化工艺，开发了不同牌号的含铌不锈钢，规格也不断增加，数量及品种发展较快，由开始的单一品种到目前的十几个品种，由最初的几百吨到目前的年产20余万ｔ，满足了不同行业的需求，得到业内的一致好评。

针对铌在不同不锈钢中的行为和不同的作用，进行着不同的理论研究，在奥氏体不锈钢中，主要是以固溶强化为主，提高其强度和疲劳性能；在超低碳氮铁素体不锈钢中，则改善着多方面的综合性能，铌的碳、氮化合物完全互溶而形成Nb、Ti（CN），这样就促进了铌钛双稳定的效果，提高了产品的成形性能，耐腐蚀和热疲劳等性能。太钢在开发含铌不锈钢过程中，解决了冶炼、冷轧、热处理一整套生产工艺技术，开发了超低碳氮的控制技术、热轧无粘结轧制技术、高效率连续退火技术等关键技术，形成一整套具有自主知识产权的专有技术。

典型的含铌不锈钢品种化学成分如表1。

表1太钢典型含铌不锈钢品种化学成分：（%）

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组织牌号                                 C            N            Nb             Ti

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铁素体444                          0.013    0.009    0.22          0.15

不锈钢436L                       0.009    0.009    0.12          0.16

            439                         0.008   0.010    0.22          0.17

            443                         0.01      0.012     0.18         0.22

           441                          0.010   0.010     0.45          0.14

          409L                         0.007    0.008    0.15          0.12

          TCS                          0.012    0.013    0.10          0.08

奥氏体0Cr19Ni10NbN   0.07       0.19      0.11           ——

不锈钢TP347H               0.07        ——       0.74          ——

CODEASE2328-1          0.08        ——       0.45          ——

CODECASE2115-1       0.06        ——       0.45          ——

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1、汽车排气系统

随着社会发展的需要，人们认识到必须制定更加严格的尾气排放标准对环境进行保护以及通过减轻车身重量，降低燃油消耗。由于不锈钢具有优良的耐蚀性、耐热性及良好的综合性能，因此，汽车尾气排放系统的材料已经从普通铸造金属和镀铝碳钢板发展到汽车不锈钢，并进一步从一般性能的不锈钢发展到高性能的特殊不锈钢。

409型不锈钢作为汽车排气系统一个专用的钢种，1961年由美国阿勒根尼公司首先开发出Ti单稳定型品种，作为目前汽车排气系统中代表性品种，409L约占整个排气系统用不锈钢比例的65%。与传统Ti单稳定化不锈钢相比，加入Nb具有非常有益的作用。Nb、Ti双稳定化钢的优势主要包括：改进了表面质量、改善成形性和焊接性能，良好的高温强度，抗蠕变性、热疲劳性、高温氧化性和耐蚀性。该产品的开发成功，解决了单纯Ti单稳定存在的性能不稳定，表面存在局部缺陷的问题，经用户使用反映效果良好，国内一些主要排气管生产厂家全部或大部分在使用太钢提供的SUH409L冷轧板，国内市场占有率超过60%。

太钢依靠自身优势不断在进行调整，根据市场的需求不断地优化产品结构，努力开发系列化的汽车排气系统用不锈钢，目前排气系统部件广泛使用的品种还有436L、441等。

2、工业及民用

民用不锈钢涉及的领域广阔，包括餐具、城市装饰、电梯制造、面板等行业，目前使用的不锈钢已经由304逐渐过渡到铁素体不锈钢，尤其以Nb、Ti稳定的超低碳氮的铁素体不锈钢为主。

1）厨具、水箱行业

作为厨具，由于在加热过程中要求具有良好的导热性能，同时还需要受热均匀，因此，传统的Cr-Ni不锈钢304已经无法满足现代化的生活要求，铁素体不锈钢由于良好的综合性能，已经广泛使用在中高档的厨具上，该厨具具有三层结构，从内到外依次为奥氏体不锈钢+Al+铁素体不锈钢（见图3），同时由于铁素体不锈钢热膨胀系数小，耐蚀性能好，尤其是耐点蚀性能而广泛应用在水箱和热水器行业（见图4）。

2）城市景观

目前，城市建设中对景观的建设尤为重视，但对于沿海城市来说，由于易产生一些“飞盐”的腐蚀，因此，对一些景观采取耐蚀性能较好的不锈钢作为装饰物，不仅加强了观赏性，同时也不易于被破坏，主要使用的品种包括444、436L、443等一些铌钛双稳定的铁素体不锈钢。

3）电梯

近年来，随着高层建筑飞速发展和一些高档场所的兴起，电梯行业也得到飞速的发展。由于其处于公众场所的特殊位置，因此对材料有特殊要求，表面应具有优异的耐蚀性、良好的板型和漂亮的外观。同时为减轻视觉影响，减少光污染，目前，使用的材料已经由304不锈钢逐步过渡到铌钛双稳定的铁素体439和443等材料，该材料具有比304更好的综合性能。太钢从2007年开始开发，目前已得到很好的应用，用户反应良好。

4）面板

由于铁素体不锈钢表面的特殊色泽，不产生对人体有害的光辐射，目前，一些含铌铁素体不锈钢也用来制作面板，如笔记本面板、机器设备面板等部位，而且使用量在逐渐的加大，如国外对1.4509等钢种冷轧板便大量用来制作面板。

3、铁路车辆

过去国内铁路货车采用的车体材料主要是耐候钢，根据铁道部组织车辆腐蚀调查的数据显示，车体墙板、地板、门板等部位腐蚀严重。车体材料耐腐蚀性差，造成铁路货车检修周期短、使用效率低，检修费用和运用成本高，综合经济效益差，因此车体材料的耐腐蚀性是当前铁路货车用材急待解决问题。

2003年以前，铁路车辆用铁素体不锈钢的生产技术只有少数几个国外企业掌握，而进口材料由于价格昂贵，交货周期长，难以在铁路货车制造行业推广应用。按照铁道部运输局装备部的要求，太钢牵头联合相关院所、车辆制造工厂等单位开展了国产铁路货车车体用不锈钢的开发及应用研究。

该钢中加入铌钛元素不仅起稳定化的作用，同时微合金化后固溶析出的二相粒子对随后细晶强化也起着很大的作用和影响。固溶碳和氮的含量对铁素体不锈钢的性能影响很大，为了尽可能降低钢中固溶碳和氮的含量，仅靠冶炼来降低从经济上是不可行的，一般选择与碳和氮亲和力强的稳定化元素铌和钛。

铌的特点是可以降低热轧过程中奥氏体再结晶速度，细化晶粒。钛和铌复合使用可以获得细的晶粒度。由于铌钛双稳定避免了铌和钛单独稳定的缺点，铌钛双稳定的优点为：元素钛减轻了铌产生的焊接热裂纹，主要是2个因素。第一是在焊接时氮化钛颗粒的形成，作为晶粒长大的形核剂，形成等轴晶改善了焊接性能。这是由于晶粒细化，晶界面积增加，这样残余元素在晶界富集的浓度就会降低，从而减少了低熔点相在晶界的形成；第二是用少量的铌来稳定，进一步减少了低熔点相在晶界的形成；添加铌可降低大型立方碳氮化钛对钢韧性的有害影响，钛和铌都是有效的碳和氮的稳定化元素，钛铌双稳定能达到完全稳定的效果。

该材料的成功开发，填补了国内铁路车辆用经济型不锈钢生产的空白；并在国内外铁路货车行业得到广泛应用，大秦铁路C80B不锈钢车、出口澳大利亚不锈钢矿石车、出口斯里兰卡客车采用了国产不锈钢材料15万ｔ，我国不锈钢货车数量从0台发展到目前的23000多台。

为铁路车辆行业提供含铌不锈钢材料的同时，再对不锈钢焊接、加工成形等相关配套技术开发和应用，使我国铁路车辆行业工艺设计、制造水平达到国际先进水平，极大地促进国有企业自主创新能力，提高行业的国际竞争力；不锈钢货车在大秦铁路的成功应用和批量出口（见图5），标志着我国铁路重载技术和铁路货车制造技术进入国际先进水平。

4、电站锅炉行业

电站锅炉行业用不锈钢主要应用不锈钢无缝钢管。不锈钢管坯是用于制造不锈钢无缝钢管的中间坯料，在两辊斜轧穿孔过程中，材料承受多轴交变应力和剪切应力，荒管还要受到旋压扩孔以及多道次减径、减壁的苛刻深加工变形，苛刻的加工条件要求管坯具有良好的冷热加工性能。因此不锈钢管坯是不锈钢棒材产品中附加值高的品种。

含铌不锈钢按照用途可以分为过热器和再热器用钢、油井管用钢、铁路车辆用钢以及石化炉管用钢，品种包括：TP347H、CODECASE2328-1、CODECASE2115-1、13Cr、TGOG13Cr-1、TGOG13Cr-2、SUP13Cr、T4356，其中前3种中的Nb是作为主要合金元素进行添加的，而对于后5种则作为微量元素添加，含量一般控制在0.01％～0.03％，主要作为过热器再热器用钢：在电站锅炉的重要受压部件中，工作温度最高、工作环境最为恶劣的部件是过热器和再热器。近年来，随着我国火力发电锅炉向能源利用率高、污染排放物少、参数高、容量大的超临界和超超临界发电技术的迅速发展，电站锅炉制造行业对过热器和再热器用不锈钢质量提出越来越高的要求，需求数量也与日俱增。太钢目前开发的过热器和再热器含铌不锈钢的主要牌号主要是前3种牌号。

TP347H是用Nb进行稳定化的奥氏体不锈钢，加入微量的Nb和Ta，组织稳定性得到了提高，具有较好的持久强度、抗氧化性能、加工性能及抗晶间腐蚀性能，综合性能优于TP304H。作为承压件用材，TP347H的最高使用温度为650℃，主要用于高温过热器、再热器及大屏的高温段。

典型牌号TP347H产品的实物质量如下：

1）化学成分%

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牌号           C     N      Nb    Ti

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TP347H  0.07  -       0.74   -

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2）钢质纯净度

[P]≤0.020%，[S]≤0.0020%，[Cu]≤0.02%，[O]≤0.0030%，[H]≤0.0003%，Pb、Sn、Sb、As、Bi单一元素≤0.0030%，残余元素含量低。

3）夹杂物含量少

分别小于2.0、2.0、2.0、1.5级。

4）热加工性能优良

穿孔后的荒管内外表面良好，穿孔合格率100%，成材率高。

5）冷加工性能好

按ASME标准规定，分别进行了压扁和扩口试验，压扁高度为标准规定的计算值27mm。扩口试验用顶芯角度为60°，内径扩口率为26%。试验后均未见裂缝或裂纹。

6）耐晶间腐蚀性能试验

按GB4334.5-90，进行了晶间腐蚀试验，试验后无因晶间腐蚀而产生的裂纹。

7）应用情况

开发的含铌不锈钢无缝钢管管坯已经通过国内知名锅炉厂材料鉴定，产品应用于制造哈尔滨锅炉厂和东方锅炉厂的电站锅炉部件。