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在不銹鋼中氮既是奧氏體穩定化及固溶強化元素,同時也改善不銹鋼低溫塑性、韌性及耐腐蝕性能,特別是耐局部腐蝕,如耐晶間腐蝕、點腐蝕和縫隙腐蝕。很多研究結果表明,氮在液相和固相中的溶解度不同,在奧氏體相中的溶解度高于液相和鐵素體相,在鐵素體相中溶解度最低。由于鑄錠中氮含量是過程量而非狀態量,其數值受過程變化的影響,因此從鋼液到凝固結束所發生的相變經歷對于鑄錠中氮含量影響很大。不同的相變經歷導致氮在凝固過程中的溢出量不同,因此若要準確預測鑄錠中氮含量,需要考慮凝固過程對氮氣溢出的影響。
北京科技大學的學者通過冶煉實驗研究Mn、Cr和Ni對不銹鋼凝固模式及鑄錠氮含量的影響,探討影響氮含量的關鍵因素,并分析合金元素對鋼液與鑄錠中氮含量影響的相互作用系數的區別。實驗結果表明,影響氮含量的因素主要為鋼液中氮的溶解度和不銹鋼的凝固模式。增加鋼液中氮的溶解度"改變凝固模式由F→FA→AF→A時,不銹鋼的溶氮能力提高,氮氣的溢出量減少,氮含量增加。 隨Mn含量增加,鑄錠中氮含量線性增加,而隨Cr和Ni含量增加,氮含量的變化均存在三個特征階段。分析認為:Mn含量變化不改變凝固模式,相互作用系數ENMn為-0.0286,與鋼液中相近; 而隨Cr和Ni含量增加,凝固模式分別依次經歷F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系數ENCr和ENNi非定值,分別為ENCr=-0.046和-0.011和 ENNi=-0.011和0.033。