自20世紀(jì)80年代起，國際冶金材料專家對鈮在改善傳統(tǒng)鐵素體不銹鋼的成型性(尤其是深沖性能)、耐蝕性、高溫強(qiáng)度等方面進(jìn)行了許多研究。結(jié)果證明，加入少量鈮元素是賦予鐵素體不銹鋼良好深沖性的最有效方式之一，并可改善其他性能使其在汽車排氣系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用。最新研究表明，鈮的加入不僅僅是簡單的穩(wěn)定化作用，鐵素體不銹鋼中的鈮還可以防止應(yīng)變時效，降低和消除敏化等。

含鈮鐵素體不銹鋼的性能特點是：

●成型性

鑒于汽車排氣系統(tǒng)對材料成型性的特殊要求，對鐵素體不銹鋼的成型性（尤其鈮對其成型性的影響）研究表明，加鈮是賦予鐵素體不銹鋼良好深沖性的最有效方式之一。430LX是典型的含有少量鈮（0.4%Nb）的鐵素體不銹鋼，與傳統(tǒng)430相比，由于鈮的添加該鋼種既具有較好的成型性（r值提高0.64），又表現(xiàn)為優(yōu)良的耐蝕性，鈮穩(wěn)定化鋼板極好的深沖性能與基體織構(gòu)直接相關(guān)。

●高溫性能

提高汽車廢氣溫度有助于催化轉(zhuǎn)換器降低有害氣體（如NOX，SOX和HC）含量，隨著各國汽車尾氣排放要求的日益嚴(yán)格，廢氣設(shè)計溫度逐年升高，對排氣系統(tǒng)熱端用材的耐熱性提出了更高的要求。為了改善排氣系統(tǒng)熱端用鐵素體不銹鋼的耐熱性，通過典型T466（Nb：Ti=2∶1，Nb>7（C+N）），T409和T409HP對比研究了鈮對鐵素體不銹鋼高溫性能的影響。結(jié)果表明：在550~750℃溫度范圍中T466的高溫強(qiáng)度明顯高于T409；T409、T409HP（低間隙）和T466（低間隙鈮鈦雙穩(wěn)定）鋼在靜止空氣中循環(huán)氧化試驗結(jié)果顯示，含鈮的T466在靜止空氣中抗氧化性能明顯高于T409，在815℃下T466鋼抗氧化失效周期為3300次，而單Ti穩(wěn)定化鋼T409只有1900次，T466的可行工作溫度比T409高50~100℃。

近年來，歐洲開發(fā)了汽車排氣系統(tǒng)熱端用的抗高溫含鈮F14Nb鐵素體不銹鋼(C+N：＜0.02%，Cr：14%~16%，Si：≤1%，Mn：≤1%，Nb：0.2%~0.6%)進(jìn)一步改善了鐵素體不銹鋼的抗氧化和抗蠕變性能，并降低的材料成本。不同合金的循環(huán)氧化性能比較結(jié)果表明：F14Nb鋼的熱循環(huán)氧化特性與17%Cr(441)相當(dāng)，并優(yōu)于耐熱合金（R20-12）。

●耐蝕性能

結(jié)合汽車排氣系統(tǒng)材料服役環(huán)境，除承受高溫尾氣產(chǎn)生的高溫氧化外，汽車始終處于發(fā)動和停止的反復(fù)運(yùn)行狀態(tài)，冷凝液經(jīng)歷了形成和水分蒸發(fā)濃縮的過程，點蝕影響Cl-離子濃度將不斷增加，濃縮液將具有極其強(qiáng)的腐蝕性，易于出現(xiàn)點蝕破壞。另外，焊縫區(qū)對晶間腐蝕特別敏感，碳化鉻在消音器廢氣溫度下（即400~500℃時）析出，這導(dǎo)致晶界貧鉻，極易發(fā)生晶間腐蝕，以上環(huán)境對排氣系統(tǒng)用材的耐腐蝕性提出了嚴(yán)格要求。研究表明，在排氣系統(tǒng)用材開發(fā)過程中，應(yīng)重視鈮對于耐蝕性能的影響。

●晶間腐蝕性能

C、N在鐵素體不銹鋼中的溶解度很低，且Cr、C的擴(kuò)散速度很快，特別容易形成Cr的碳化物和氮化物。中鉻鐵素體不銹鋼（如430）的敏化溫度區(qū)域為400~600℃，經(jīng)過1100℃以上的高溫區(qū)也能產(chǎn)生敏化，這是由于冷卻途中通過400~600℃時生成碳化物的結(jié)果。在700~800℃中也生成碳化物，但同時由于Cr的再擴(kuò)散，可消除敏化，此為穩(wěn)定化處理。要抑制焊縫熱影響區(qū)的敏化行為，必須C、N極低含量，或加入Nb、Ti進(jìn)行穩(wěn)定化。19Cr-2Mo鋼中的鈮含量與晶界腐蝕關(guān)系研究表明：當(dāng)w(C+N)≥100×10-4%時，必須加入相應(yīng)數(shù)量的鈮以防止晶間腐蝕。按照煉鋼學(xué)理論，隨著C、N含量的降低，要再進(jìn)一步脫C、N，在工藝上就越困難。因此，有時加入Nb、Ti會有好的經(jīng)濟(jì)效益。

鈮和鈦對改善焊接用12%鉻鋼耐晶間腐蝕性作用的研究表明，降低鋼中碳和氮的含量對于抑制晶間腐蝕是相當(dāng)有效的。碳化鉻在MAG焊縫區(qū)往往比在點焊區(qū)更容易析出得多，因為與點焊相比，MAG的焊后冷卻速率相當(dāng)?shù)停虼耍撘种芃AG焊縫區(qū)腐蝕比抑制點焊區(qū)腐蝕所需的鈮和鈦的含量要高。由此可以得出結(jié)論，抑制MAG焊縫區(qū)晶間腐蝕所需的鈮含量大于7(C+N)+0.35%，同時在點焊情況下所需的鈮含量大于7(C+N)+0.15%。

●點蝕性能

鈮對低C-17Cr-0.5Cu鋼在60℃的0.01mol/LNaCl溶液中的點蝕電位測試結(jié)果表明：加0.4%以上的鈮對17%~22%Cr鐵素體鋼的耐孔蝕性能的改善效果最大。鈮除了固定C、N外還有一個特殊效應(yīng)，即鈮能提高鈍化膜中Cr濃度，提高鈍化膜穩(wěn)定度，從而提高孔蝕電位。Nb/（C+N）比17.6~30.4的孔蝕電位與SUS434相當(dāng)，即與17Cr+1.0Mo相當(dāng)。鈮對19Cr-0.4Cu鐵素體不銹鋼耐點蝕性能的影響研究顯示，隨鈮含量的增加，此不銹鋼的點蝕電位正移，耐點蝕性能提高，當(dāng)鈮含量達(dá)到0.4%時最為有效。