高氮奥氏体钢中氮析出和溶解的热力学与动力学研究

常压下氮在钢中的溶解度遵循Sieverts定律,溶解度较低(通常低于0.3%),因此,在高氮钢的冶炼中,如何提高氮含量成为了研究的焦点。本文介绍了氮在高氮奥氏体钢中的作用,分析了氮在高氮钢中析出和溶解的热力学原理,为增压提高氮含量的措施提供了理论基础;同时分析了其动力学原理,探讨了钢液吸氮和脱氮的限制性环节。此外,本文还从微观角度,即从形核机理阐述了高氮奥氏体钢氮析出和溶解的新的研究方向。     

氮在6Cr21Mn10MoVNbN气阀钢熔体中的热力学分析

采用当量法对高氮钢钢液中的氮含量进行了推导,并用304不锈钢和316不锈钢的有关试验数据进行了验证,确定当量法可以进行高氮钢液氮溶解度的估算。随着合金含量的提高,氮在钢液中的溶解度会逐渐偏离Sieverts定律。通过热力学分析,得出了6Cr21Mn10MoVNbN气阀钢钢液中氮溶解度的估算公式。     

VD过程钢液氮含量控制工艺研究与实践

对某厂230 t VD处理过程的氮含量控制进行了研究。分别从真空度、底吹强度、真空处理时间等工艺参数及硫、氧等钢液成分对VD脱氮的影响进行了分析。分析表明:降低钢液初始氮含量,严格控制钢中的硫、氧含量,增强底吹强度,延长高真空保持时间对生产低氮钢有利;对VD破真空后钢液增氮的原因进行了分析,并提出:适当改变破真空操作制度、调整软吹流量,可以减少钢液增氮。     

Research and practice on control of nitrogen contents during VD process

对某厂230tVD处理过程的氮含量控制进行了研究。分别从真空度、底吹强度、真空处理时间等工艺参数及硫、氧等钢液成分对VD脱氮的影响进行了分析。分析表明：降低钢液初始氮含量,严格控制钢中的硫、氧含量,增强底吹强度,延长高真空保持时间对生产低氮钢有利;对VD破真空后钢液增氮的原因进行了分析,并提出：适当改变破真空操作制度、调整软吹流量,可以减少钢液增氮。     

高氮钢的制造工艺

目前，高氮钢已经被认定为是发展高质量冶金技术的主要方向之一。随着人们对高氮钢优良性能的认识，有关高氮钢的研制和生产得到了不断的进步和发展。简要回顾了高氮钢的国内外研究历程，详细介绍了几种公认的可接受的高氮钢的生产方法及其优缺点；最后提出了高氮钢的应用前景。     

高压-底吹氮法高氮钢精炼因素分析

阐述了高压-底吹氮法精炼高氮钢的特点。在实验室进行了小型热态正交实验,通过分析实验数据,确定了各因素对钢中氮含量的影响程度由高到低依次为压力、合金Cr含量、合金Mn含量和温度。根据实验数据和热力学数据采用回归系数法,建立了钢液中氮含量的计算式,利用公式可以计算不同压力、合金元素含量和温度下钢中的氮含量。     

电渣重熔高氮钢技术的进展

 高氮钢，尤其是高氮不锈钢，由于其优异的性能和诱人的应用前景受到国内外钢铁材料界的广泛关注。在理论计算分析氮在钢中溶解行为的基础上，指出了高氮钢制备的主要技术难点；概述了目前高氮钢的主要制备方法，重点讨论了常压和高压电渣重熔高氮钢的特点和存在的问题；分析了用电弧渣重熔(ASR)法生产高氮钢的技术优势，认为用ASR法生产高氮钢是目前比较可行的方案。     

钢中氮的溶解行为研究

从钢液吸氮动、热力学方面分析了氮在钢液中的溶解,并通过试验研究了氮在钢液中的实际溶解行为。结果表明,N2不能通过直接溶解进入钢液中,N2是通过与亲氮元素化合之后进入钢液;转炉终点氮含量主要受炉内氮气分压控制,当氮气分压PN2很低时,理论上转炉终点氮将会很低。分析结果还表明RH真空精炼炉脱氮能力有限,只有在氮含量较高或真空度较高的条件下,RH才具有一定的脱氮能力。     

高氮Fe-Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢的加压感应熔炼

采用MgO坩埚高频真空感应炉在氮气压力0.45~1.0MPa、温度1640~1700℃下,对加压感应熔炼高氮Fe-Cr-Mn-Ni系奥氏体不锈钢进行了实验研究。结果表明,1913K、1.0MPa氮气氛中Cr12、Cr17Mn5Ni5、Cr19Mn15和Cr20Mn8不锈钢中氮的溶解度分别为0.391%、0.692%、1.120%和0.899%,氮在液态不锈钢中的溶解与Sievert定律有所偏离;氧浓度在350×10^-6内,1913K、1.0MPa氮气氛中Cr20Mn8钢液的吸氮反应仍为一级反应,其传质系数为0.023cm·s^-1;随钢中氧浓度的增加,液态钢的吸氮速率和钢液中的平衡氮含量显著降低。     

炼钢流程钢中氮的溶解及控制技术

 氮作为钢中典型的常存元素,其含量对钢产品性能有重要影响。炼钢生产过程中,由于钢液裸露容易导致增氮,或者钢液成分不同、操作不当等使含氮合金中氮的收得率不稳定等,这些因素都会使钢液中的氮含量产生明显波动,导致成品钢材性能不稳定。因此,氮的精准控制已成为控氮钢种或含氮钢种生产中的关键问题,分析了钢中氮的来源,阐释了钢液氮溶解热力学和动力学,综述了炼钢生产流程中钢液氮变化、控氮研究现状及技术措施等,提出炼钢流程中钢液氮精准控制发展方向。     

不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制

总结了氮在不锈钢中有害和有利正反两方面的作用。通过热力学计算和实测数据分析了温度和氮分压对不锈钢熔体中氮溶解度的影响,理论分析了不锈钢熔体吸氮和脱氮的动力学,指出了真空和高压分别是生产超低氮和高氮钢的主要方法。结合以往的研究成果和生产实践提出了生产超低氮铁素体不锈钢和高氮不锈钢的具体工艺技术措施。     

高氮不锈钢粉末冶金制备技术的研究进展

高氮不锈钢作为一种重要新型工程材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,受到国内外广泛重视。介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的原理和特点;论述了高氮不锈钢粉末的制备与成形技术;指出了利用粉末冶金制备高氮不锈钢所具有的技术优势,其中注射成形——氮化烧结工艺更具发展潜力。     

高氮不锈钢粉末冶金制备技术的研究进展

高氮不锈钢作为一种重要新型工程材料,具有优异的力学性能和耐腐蚀性能,受到国内外广泛重视。介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的原理和特点;论述了高氮不锈钢粉末的制备与成形技术;指出了利用粉末冶金制备高氮不锈钢所具有的技术优势,其中注射成形——氮化烧结工艺更具发展潜力。     

低镍不锈钢生产中的若干冶金学问题

高氮低镍不锈钢具有良好的强度、延展性及耐腐蚀性能，且可以降低晶界的腐蚀敏感性。同时，以低成本的氮代替昂贵的镍可以降低生产成本。简要回顾了我国及世界不锈钢产业的发展历程，分析了低镍不锈钢中氮的作用及不锈钢中加氮工艺等一系列问题，并对不锈钢生产中存在的若干冶金学问题进行了总结。     

粉末冶金高氮不锈钢的研究与发展现状

本文介绍了高氮不锈钢的优点及制造方法,总结了粉末冶金高氮不锈钢的制粉及成形方法.介绍了粉末冶金高氮不锈钢的应用领域及前景.     

On Restricting Aspects in the Production of Nonmagnetic Cr‐Mn‐N‐alloyed Steels

Cr‐Mn steel grades with high nitrogen contents are becoming increasingly important in the field of austenitic stainless steels. Industrial production facilities allow to use two different strategies to reach a high nitrogen content. The first involves taking advantage of the pressurised‐electroslag remelting process, which is operated at elevated nitrogen partial pressure; the second consists of adding elements which increase the nitrogen solubility of the melt so that high nitrogen contents can be achieved at atmospheric pressure. This paper focuses on nitrogen solubility and austenite stability. These have been observed as important and in some cases restricting for the successful implementation and production of high alloyed Cr‐Mn austenitic steels. The precondition for a stable austenitic microstructure can be predicted with the help of equations using chromium and nickel equivalents. Different formulae were tested and their results compared to the microstructure of the alloys. The nitrogen solubility in the melt is particularly important for the steel grades cast under atmospheric conditions. It has been found feasible to produce steel grades up to 0.9 mass percent nitrogen at atmospheric pressure on an industrial scale. Several theoretical approaches for calculating the nitrogen solubility in the melt were tested for atmospheric conditions and compared to the chemical analyses of conventionally cast Cr‐Mn steel grades.     

Effect of Grain Size on Mechanical Properties of Nickel-Free High Nitrogen Austenitic Stainless Steel

The fine grained structures of nickel-free high nitrogen austenitic stainless steels had been obtained by means of cold rolling and subsequent annealing.The relationship between microstructure and mechanical properties and gain size of nickel-free high nitrogen austenitic stainless steels was examined.High strength and good ductility of the steel were found.In the grain size range,the Hall-Petch dependency for yield stress,tensile strength,and hardness was valid for grain size ranges for the nickel-free high nitrogen austenitic stainless steel.In the present study,the ductility of cold rolled nickel-free high nitrogen austenitic stainless steel decreased with annealing time when the grain size was refined.The fracture surfaces of the tensile specimens in the grain size range were covered with dimples as usually seen in a ductile fracture mode.