随着汽车、家电等行业的发展，以11%Cr为代表的低Cr铁素体不锈钢的应用范围日渐扩大，传统的铁素体不锈钢具有塑性韧性低、对晶间腐蚀敏感和焊接热影响区（HAZ）晶粒易粗化等缺点，导致焊缝韧性不足，焊接裂纹倾向较大、成形性较差和冷加工过程中易产生表面褶皱等缺陷。这些缺陷主要是由于间隙原子C和N在加工变形时钉扎位错阻止滑移而造成的。实验表明，如果把钢中的C和N总量降低到0.015%以下，钢的各种性能会有明显改善，但超纯化也带来一系列问题，如铸态组织粗化、柱状晶比例高、轧制时表面易形成褶皱缺陷、焊接HAZ晶粒粗大和成形性差等。
研究表明，提高铸态组织中的等轴晶比例是提高超纯铁素体不锈钢成形性和抗皱性的主要技术途径之一。柱状晶组织在热轧过程中只发生旋转，其再结晶速度明显低于等轴晶组织，易在后续的热轧和退火过程中形成形变带和取向晶簇，从而恶化成形性和抗皱性。此外，柱状晶铸态组织，难以通过调整轧制工艺来获得均匀而细小的轧态组织。因此，细小的铸态晶粒和高比例的等轴晶组织是较为理想的组织。通常，促进凝固初期的非均质形核是获得细小等轴晶铸态组织的重要手段之一，向钢中添加强碳、氮化物形成元素是实施这一手段的有效途径。
Ti和Nb是目前广泛应用的C和N的稳定化元素，通过向超纯铁素体不锈钢中添加适量的Ti和Nb可以显著地改善其结晶组织和各项性能，但其作用机理尚不清晰；另一方面，钢中C和N含量的不断降低并没有解决所有的问题，而同时细化铸态组织和提高等轴晶比例需要更多的细小第二相粒子作为形核核心，这些都需要适量间隙元素的参与，微合金化元素与间隙元素的交互作用是复杂的过程，需要对其进行研究。研究结果表明：
未添加Ti和Nb的11%Cr超纯铁素体不锈钢铸态组织等轴晶比例低，晶粒粗大，尺寸不均匀。Ti和Nb的的加入提高了铸态等轴晶比例并细化了晶粒，其中，复合添加Ti和Nb的效果最好；
间隙元素含量在0.0163%水平下的Ti和Nb复合稳定化效果优于0.0051%下的复合稳定化，在等轴晶比例相当的情况下可获得更细小的晶粒；
通过Ti和Nb固定间隙元素，等轴晶比例提高，冷轧态组织更加细小均匀，间隙元素在0.0163%水平的样品效果更好；
添加微合金化元素使钢的焊接热影响区晶粒尺寸减小，但不同微合金化元素组合和间隙元素含量水平对晶粒尺寸的影响差别不大。（余冶）


备注：数据仅供参考，不作为投资依据。