高氮钢制备及焊接过程中氮的溶解与释放

综述了高氮钢制备及焊接过程中氮的溶解与释放规律;论讨了不同制备及焊接工艺下钢中氮溶解度的计算公式、适用条件及影响因素等;指出大气压力下的GTA焊接过程是一个非平衡过程,焊缝处的氮含量与保护气体中的氮分压之间不满足Sievert定律,焊缝处的氮含量主要取决于钢中平衡氮含量和Cr的含量;选择GTA焊接时,在较低的氮分压下,便可对焊缝氮含量进行控制,但由于氮的吸收和释放较快,采用GTA焊接时焊缝氮含量不能精确控制;采用（CO2,YAG）激光焊接时需要考虑焊缝氮的释放;氮质量分数大于1．0％的高氮钢焊接方法亟待开发．     

用等离子旋转电极工艺生产高氮钢

为了寻求高效、经济的高氮钢生产工艺,用等离子旋转电极工艺(PREP)生产高氮钢并测试了所生产的几种典型高氮钢的性能。结果表明,氮可显著地提高奥氏体不锈钢1．4301的室温及高温强度;氮可以提高马氏体不锈钢的强度。为保证高氮马氏体不锈钢的淬透性,应根据氮含量适当降低其碳含量或提高铬含量。对于铬含量为17％的马氏体不锈钢1．4122,其碳和氮的总含量不应超过0．65％;当氮含量达到0．24％时,铁素体不锈钢1．4016转变成为马氏体钢,其强度高于碳和氮的总含量与其相当的普通马氏体不锈钢1．4122。     

氮含量对Cr18Mn18N无磁不锈钢力学性能、磁导率和组织的影响

探讨了Ｃｒ１８Ｍｎ１８Ｎ无磁不锈钢中氮含量对钢的力学性能、磁导性能以及组织状态的影响，研究结果表明，Ｃｒ１８Ｍｎ１８Ｎ钢中氮含量大于０．３１％时，组织才为全奥氏体状态，该钢氮含量的最佳区间为０．４％￣０．６％。     

新型超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢

采用增加碳含量和合金含量的方法来提高耐大气腐蚀钢强度，会导致冷裂纹敏感性的增加、焊接热影响区硬度的提高和焊接热影响区韧性的降低。为此，川崎制铁开发了超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢，其碳含量约为0．02％。该产品的特点如下：     

新型超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢

通过增加碳含量和合金含量来提高耐大气腐蚀钢强度的方法会导致冷裂纹敏感性的增加，焊接热影响区硬度的提高和焊接热影响区韧性的降低。为此，川崎制铁开发了超低碳贝氏体耐大气腐蚀钢，其碳含量约为0．02％。该产品的特点有：     

含钛低碳钢凝固过程中氧化钛形成的热力学

通过研究含钛低碳钢的热力学,确定了在凝固过程中形成氧化钛的最佳钢液条件。计算结果表明：在含钛低碳钢中,为促进凝固初期析出Ti2O3从而细化凝固组织,关键的工艺要点是控制钢液中氧含量在0．0005％～0．0030％,铝含量小于0．001％,氮含量小于0．014％。     

容器钢氮含量的控制

安阳钢铁公司采用100tFSF—LF—CCM工艺生产容器钢，操作实践表明，在FSF炉料中配加20％～30％铁水，并通过喷吹碳粉和富氧操作，形成足够的泡沫渣和强烈的碳氧反应，有利于去除钢液中的部分氮。LF采用大渣量埋弧操作，氩气搅拌和缩短加热时间，连铸采用保护浇铸，以便降低钢中氮含量，并使容器钢中含氮量达到0．005％～0．007％，有效地防止了钢材的时效脆性。     

化学成分和固溶温度对1Cr17Mn9Ni4N不锈钢组织和性能的影响

为提高1Crl7Mn9Ni4N钢固溶处理后的力学性能(特别是钢的强度)，研究了化学成分及固溶处理温度对其组织和性能的影响。结果表明，1000—1125℃固溶处理后，该钢的组织为单相奥氏体。在标准成分范围内，随着镍、锰含量的增加，该钢的强度降低，塑性有所改善。氮明显提高该钢的强度。根据试验结果，每增加0．01％的氮钢的室温强度可提高大约5MPa，且塑性基本上不受影响。当合金成分(质量分数，％)控制在C0．08—0．12、Crl6．5—17．5、Ni3．5—4．2、Mn8．0—9．0、N0．22—0．28时，1Crl7Mn9Ni4N钢经1050—1100℃固溶处理后强度较高、塑性好，室温强度σ0．2和σb可分别达到400MPa和800MPa。     

低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体中的析出动力学

控制VN在奥氏体中的有效析出是利用VN诱导晶内铁素体细化铁素体晶粒的关键技术。采用应力松弛方法研究了低碳钒氮微合金钢中V(C,N)在奥氏体区的等温析出行为。结果表明：试验钢的析出-温度-时间曲线(PTT)呈典型的C形,本试验条件下析出开始时间最短的“鼻子”温度为870℃左右。钢中的碳、氮含量以及变形量对PTT曲线有较大影响,它们增加均使C曲线向左移,特别是氮含量对V(C,N)析出的影响最显著。在碳含量约为0．10％的试验钢中,当氮含量从0．0036％增加到0．0140％时,可使870℃的析出开始时间从400s缩短到70s左右。     

氮含量和微量钛对20CrMnB钢淬透性的影响

本文研究了与电弧炉，平炉、转炉钢中氮含量相当的氮含量和微量钛对20CrMnB钢淬透性的影响。结果表明．随着钢中氮含量增加，其淬透性降低。用因子Cβ=3．43N—Ti来表达氮和钛对20CrMnB钢淬透性的综合影响。提出对于平炉．转炉冶炼的低氮20CrMnB钢，可用钛固定钢中氮；而对于电弧炉冶炼的高氮钢，宜采用铝和钛同时加入工艺。     

基于回归分析法的400系不锈钢吹氩脱氮工艺研究

400系不锈钢中的氮能恶化晶间腐蚀、低温冲击韧性、缺口敏感性和焊接等性能,在低耗、高效前提下降低氮含量成为AOD炉冶炼中的重要课题。分析了400系不锈钢冶炼中的脱氮原理,采用不同吹氩工艺研究了0Cr13钢、0Cr17钢、1Cr13钢的吹氩量与AOD炉终点氮含量的对应关系。探讨了用回归分析法确定400系不锈钢吹氩脱氮工艺控制合适的吹氩量、氮氩切换点,并进行了生产试验。     

微量Ti对35VB螺栓钢机械性能和组织的影响

试验研究了0．001％～0．035％微量Ti对成分(％)为：0．32～0．37C，0．59～0．82Mn，0．20～0．34Si，0．07～0．09V，0．0015～0．0036B的35VB螺栓钢强度、塑性、冲击韧性、淬透性和断口组织的影响。试验结果表明，当Ti含量≥0．024％时能显著提高35VB钢的淬透性，与含0．001％～0．002％Ti的35VB钢相比，含0．024％～0．035％Ti的35VB钢屈服强度和抗张强度分别提高200MPa，延伸率△δ提高1％，断面收缩率△ψ，提高10％，冲击功提高50J。钢中含0．024％～0．035％的微量Ti可进一步稳定和提高35VB螺栓钢的质量。     

氮对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢机械性能的影响

研究结果表明，含0．018％N的低氮对0Cr13Ni4Mo马氏体不锈钢未出现中温回火脆性，含0．054％N的高氮钢有中温回火脆性出现，经600℃高温回火后可获得高的强韧性配合和极高的－60℃低温冲击韧性。     

CSP工艺生产热轧板卷边裂的分析和控制

经分析得出涟钢采用CSP工艺生产SS400钢板卷时，因不合理的二冷水量使70mm薄板坯横向冷却不均匀和角部过冷，导致奥氏体中AlN析出造成晶界脆性，带钢在弯曲和矫直时产生边裂。通过控制钢中Als含量为0．02％。0．03％及减少连铸过程吸氮和降低板坯边缘二冷水量等工艺措施，使SS400钢板卷的优等品率从92．27％提高到98．09％。     

帘线钢中氮的产生原因及对策

对帘线钢各生产工序的氮含量进行了分析,提出了转炉工序采用高拉碳一次点吹、高碳出钢、降低炉后增碳剂的使用量等措施;LF精炼工序采用弱脱氧,降低搅拌氩气量,采用大渣量,造泡沫渣,VD控制保压时间和氩气量等措施;合理控制长水口密封吹氩量,使钢包到中间包的增氮量控制在0．0005％。采取合理的措施后,帘线钢成品氮含量达0．0035％以下。     

氮含量对高纯奥氏体不锈钢耐蚀性能的影响及机理的研究

采用电化学、化学浸渍、ＸＰＳ、ＡＥＳ、物理化学相分析等方法研究了氮对高纯奥氏体不锈钢０００Ｃｒ１９Ｎｉ１４耐点蚀、晶间腐蚀和应力腐蚀开裂性能的影响并对其作用机理进行了探讨。结果表明，氮的加入可以显著改善钢的耐点蚀性能；高纯奥氏体不锈钢加氮（≤０．２０％）合金化敏化热处理不会引起晶界贫铬，在沸腾６５％ＨＮＯ３中主要是均匀腐蚀；在含有Ｃｒ６＋的硝酸溶液中，当氮含量不超过０．０８６８％时对晶间腐蚀影响很小，而氮含量超过０．０８６８％时氮含量增加则晶间腐蚀加剧。因此认为氮元素在晶界偏聚以及高氮钢中氮化铬在晶界的析出是晶间腐蚀加剧的原因；在沸腾４２％ＭｇＣｌ２溶液中的慢应变速率实验（ＳＳＲＴ）结果显示，适当量的加入氮，可以降低固溶态钢的应力腐蚀敏感性，而对敏化态钢没有影响。     

Mn和S对冷轧0．5％Si钢中晶粒长大和织构的影响

本文研究了Mn和S对冷札0．5％Si钢等时退火过程中的晶粒长大和炽构发展的影响．尽管Mn和S都对晶粒长大有所影响，但Mn含量对其造成的影响随S含量而变。在含有0．004％～0．017％S的钢中，Mn含量的增加使细硫化锰析出粒子数量减少．从而促进晶粒长大．然而在S含量低于0．001％的超低S钢中。添加Mn后出现了MnSiN2沉淀，所以反而会抑致晶粒长大。另一方面，伴随晶拉长大的再结晶织构变化仅仅取决于Mn的含量，较高的Mn含量导致{222}织构组分增加。这和与MnSiN2沉淀平衡的溶质N含量的变化有关。     

硼对提高合金结构钢淬透性的影响

为提高合金结构钢的淬透性，可把硼作为合金元素加入。以１７ＭｎＣｒＢ５－５表面硬化钢为例，该项研究阐明了微量元素铝、氮和钛对提高硼合金化的合金结构钢淬透性作用的影响，氮含量〉０．００８％时，加．０３５－０．７０％的铝，可防止硼氮化，除添加铝外，还添加钛来化合氮时，较高氮含量也是可行的。     

转炉吹炼末期钢中氮含量控制技术

介绍了日本先进钢厂转炉吹炼末期钢中氮含量的控制技术,包括优化底吹工艺、吹炼末期造泡沫渣法、吹炼终点炉内正压法及提高入炉铁水比,这些方法都有利于将吹炼终点钢中氮含量控制在0．0015％以下。此外,对国内部分钢厂与日本先进钢厂的转炉吹炼终点钢中氮含量控制水平进行了对比。     

20CrMnTi冶炼过程中气体含量的控制

以某厂“转炉-LF精炼-小方坯连铸”工艺生产20CrMnTi钢为基础,对冶炼过程中氧、氮含量变化规律进行了研究。结果表明：LF精炼过程具有良好的脱气效果,钢液T[0]含量降低了33％[N]含量变化较小;钢液转移至中间包过程中存在较严重的钢液二次氧化和中间包内衬氧化物的熔蚀,T[O]和[N]含量分别增加了54．2％和20．5％;浇注过程中钢液吸气严重,使钢中[N]含量增加了51．6％,由于在浇注过程中去除了部分氧化物夹杂,T[O]含量降低了15．5％。由此可见,为了提高该厂20CrMnTi铸坯质量,现有生产工艺需要进一步防止钢液二次氧化。