奥氏体不锈钢凝固组织中残留铁素体特征研究

 采用化学侵蚀、彩色金相和电子探针（EPMA）等方法对AISI304奥氏体不锈钢连铸方坯凝固组织及其残留铁素体的形貌、化学组成等特征进行了分析,并采用DICTRA软件对铁素体向奥氏体的扩散转变进行了模拟研究,结果表明AISI304不锈钢铸坯表层树枝晶区的二次枝晶间距为12~20μm,富Cr贫Ni的残留铁素体呈骨骼状分布;铸坯中心等轴晶区的残留铁素体为蠕虫状分布,中心等轴晶区的残留铁素体富Cr贫Ni的同时富Si贫Mn,且其富Cr贫Ni的程度比柱状晶区的残留铁素体轻。钢液成分和先析铁素体向奥氏体扩散转变时间、距离是影响残留铁素体化学组成的主要因素。     

304奥氏体不锈钢亚快速凝固组织演化和形成机理

通过感应炉熔化的304钢(/%:0.053C、0.55Si、1.50Mn、0.030P、0.002S、17.02Cr、8.01 Ni、0.50Cu、0.08Mo)直接浇铸在水冷铜模上得到厚7 mm直径25 mm的圆形试样,研究了Cr、当量/Ni当量和1.5～1 000℃/s的冷却速率对奥氏体不锈钢铸态凝固组织形态和分布的影响。结果表明,随冷却速率增加至75～90℃/s,该钢的凝固模式由FA(铁素体-奥氏体)模式向AF(奥氏体-铁素体)模式转变,初生相由枝晶铁素体转变成枝晶奥氏体,但冷却为～1 000℃/s时,观察到块状铁素体组织,并且枝晶状奥氏体转变成胞状奥氏体。     

冷却速率对60Cr13马氏体不锈钢微观组织影响规律

采用激光共聚焦显微镜对60Cr13马氏体不锈钢进行冷却速率为5～60℃/min的凝固试验，并使用金相显微镜对二次枝晶间距、碳化物析出形态进行观察，采用图像处理软件对共晶莱氏体的面积比进行测量。结果表明，与Thermo-Calc计算的热力学平衡状态不同，凝固过程中并未发现液相中析出铁素体相及随后铁素体相与液相形成奥氏体相的包晶反应，而是直接从液相析出奥氏体相，在奥氏体逐渐长大的同时排出富溶质液相，在凝固未期，富溶质液相发生共晶转变，形成莱氏体；二次枝晶间距与冷却速率存在y=402x^-0.58关系。另外，随冷却速率的提高，共晶莱氏体的尺寸逐渐减小，数量逐渐增加，整体面积占比逐渐减小。     

碳和锰的变化对包晶钢凝固模式和表面裂纹敏感性的影响

本文研究了在3种钢凝固过程中,化学成分、碳和锰含量以及冷却速率对凝固模式和相演变的影响,其中两个是亚包晶组成,另外一个是过包晶组成。并且推断了与裂纹敏感性有关的δ相和γ相力学性能差别以及凝固过程中的收缩。 碳或锰的轻微变化,当其变化数量级达到0．04％时,即可促进凝固过程中相演变的明显变化。试验观察到亚包晶钢接近包晶点,当冷却速率较高时可观察到锰的微观偏析,而且在凝固末端时,较高的冷却速率可促进过包晶凝固模式的发生。另一方面,凝固模式和所研究钢种的化学成分与裂纹敏感性无关,δ相和γ相力学性能差是导致两个固相分数区裂纹敏感性的原因。 而且与发生过包晶钢凝固模式的钢相比,对于亚包晶凝固模式的钢来说,包晶转变发生在固相分数较高区。因此,残留的液相能够补充包晶转变发生时固一液坯壳的收缩。所以在亚包晶钢中不仅可观察到由δ相和γ相力学性能差产生的裂纹敏感性,而且还可观察到液体不能补充与包晶转变有关的收缩。     

06Cr19Ni10奥氏体不锈钢的DTA试验与组织分析

 根据铬当量、镍当量的计算结果推断了06Cr19Ni10奥氏体不锈钢的凝固模式,并采用差热分析技术（DTA）对06Cr19Ni10奥氏体不锈钢在10和30℃/min的加热冷却速度下的凝固过程进行了研究,对DTA曲线中的吸热峰和放热峰进行了分析,并采用激光共聚焦显微镜（LSCM）和扫描电子显微镜（SEM）对样品进行了测定。分析结果表明：06Cr19Ni10奥氏体不锈钢的实际凝固模式为FA型,即铁素体奥氏体型。随着冷却速率的增加,奥氏体形核率增大,残余的δ铁素体在形态上更加细小分散。该研究结果对实际生产中改善铸坯组织,提高铸坯质量具有着一定的意义。     

冷却速率对1Cr18Ni9Ti钢高温力学性能的影响

利用Gleeble-3800热模拟实验机研究了1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢从糊状区以不同速率冷却到不同温度时的高温力学性能.研究表明,零强度温度(Zero Strength Temperature)和零塑性温度(Zero Ductility Temperature)的温差小于20 ℃,大的冷却速率可以改善1Cr18Ni9Ti不锈钢在1300 ℃以上时的热塑性.凝固收缩和金属液的补缩作用对1Cr18Ni9Ti钢的高温力学性能有很大影响,随着固相率的升高,材料在拉伸破坏时由沿晶断裂转变为穿晶断裂方式.     

奥氏体不锈钢中氮溶解度的热力学计算和实验研究

采用热力学分析方法,对固态不锈钢304、304L、301S和301L(γ-相)以及奥氏体不锈钢熔体中氮溶解度进行了计算,得出了氮溶解度的计算模型;同时通过1 kg MoSi电阻炉对4种奥氏体不锈钢在1520～1580℃和33～100 kPa压力下的渗氮行为进行了实验研究。结果表明,氮在固态奥氏体不锈钢的γ-相中的溶解度最高;在常压冷却、凝固过程中存在的液相、δ-相至γ-相的转变;当不锈钢熔体中相对于δ-相过饱和的氮在钢中以气泡形式析出,则降低了奥氏体钢的氮含量,所以采用常压快速冷却或加压浇注有利于冶炼高氮奥氏体不锈钢。     

S31254超级奥氏体不锈钢凝固相转变的热力学分析

超级奥氏体不锈钢广泛应用于海洋、环保、化工等苛刻腐蚀环境。由于合金化程度较高，凝固过程凝固偏析严重，析出相多且复杂。本文结合热力学计算软件Thermo-Calc，分析S31254超级奥氏体不锈钢在凝固过程中组织的组成和析出相的演变规律，主要合金元素Mo、Cr、Ni、N在凝固过程发挥的功能及其对相组织演变的影响，Mo-Cr元素交互作用对凝固相组织演变影响规律。结果表明，该钢种液固相线温度分别是1 394.4℃和1 358.6℃，平衡凝固路径是L→γ，非平衡凝固路径是L→L₁+γ→L₂+γ+δ→γ+δ+σ。Mo偏析是导致σ相析出的主要原因，δ相和σ相析出时，液相中Mo含量分别为8.5%和11.3%。     

Cr和Si元素对奥氏体不锈钢组织构成及凝固路线的影响

以316Ti奥氏体不锈钢为基础,设计不同Cr和Si元素含量的合金成分,结合Thermal-Calc热力学模拟计算与合金铸锭凝固组织形貌、成分分析,研究了Cr和Si元素对合金凝固组织构成的影响。研究结果表明,热力学计算能够获得奥氏体不锈钢中析出δ相的临界Cr和Si含量。合金凝固时的元素偏析和冷却过程中的“δ→γ”相变可对δ相析出预测产生一定影响。此外,本工作还针对δ相析出评价了两种凝固路线判据。      

冷却速率对δ-TRIP钢包晶相变的影响

在钢的凝固过程中冷却速率对钢的相变具有不可忽视的影响。本研究采用Thermo-calc热力学软件,模拟计算了含Al 3.52%（质量分数）的δ铁素体相变诱导塑性（δ-TRIP）钢的相转变过程,并分别使用差示扫描量热法（DSC)和Ohnaka微观偏析模型,分析了不同冷却速率对3.52%Al δ-TRIP钢凝固过程中的包晶相变温度,以及溶质元素偏析的影响。结果表明,冷却速率越小,DSC试验所得的相变温度越接近Thermo-calc计算的热力学平衡值。随着冷却速率从10、30增加到50 ℃·min–1,L→L+δ的转变温度降低,L+δ→L+δ+γ和L+δ+γ→δ+γ的转变温度先降低后升高,前者主要受过冷度的影响,后者主要受元素偏析的影响。冷却速率对C、Mn、S的偏析影响很小,对Si、P、Al的偏析影响较大,并且随着冷却速率的增加,Si、P、Al偏析程度增加。Si和P的偏析会小幅度延缓包晶反应的进程;Al对改变包晶反应进程作用明显,随着冷却速率的增加,包晶反应区域逐渐下移,且下移趋势渐缓。      

高碳马氏体不锈钢8 Cr13 MoV钢铸态组织及碳化物

利用Thermo-Calc软件对8Cr13MoV马氏体不锈钢的凝固过程进行计算,利用光学显微镜、扫描电子显微镜和X射线衍射分析仪对铸态组织和碳化物形貌以及类型进行观察与分析,利用Gleeble热模拟试验机测定材料的静态连续冷却转变曲线.结果表明,8Cr13MoV在平衡凝固条件下组织为铁素体和M₂₃C₆型碳化物,而在实际的凝固条件下,组织为铁素体、马氏体、残余奥氏体、M₇C₃型和M₂₃C₆型碳化物,由于偏析导致最终组织中碳化物以M₇C₃型为主,少量M₂₃C₆以薄片或树枝状分布在晶界上.由于较高的C和Cr含量,以0.1℃·s-1的冷却速率冷却时,奥氏体也会发生马氏体转变.      

Microstructures of Austenitic Stainless Steel Produced by Twin-Roll Strip Caster

 The microstructures of austenitic stainless steel strip were studied using color metallographic method and electron probe micro analysis (EPMA). In the cast strips, there are three kinds of solidification structures: fine cellular dendrite in the surface layer, equiaxed grains in the center and fine dendrite between them. The solidification mode in the surface layer is the primary austenite AF mode because of extremely high cooling rate, with the retained ferrite located around the primary cellular austenite. In the fine dendrite zone, the solidification mode of molten stainless steel changes to FA mode and the residual ferrite with fish-bone morphology is located at the core of the dendrite. The retained ferrite of equiaxed grains in the center is located in the center of broken primary ferrite dendrite with vermicular morphology.     

锰对低碳耐候钢组织与强韧性的影响

在真空感应炉冶炼了2炉不同锰质量分数的低碳耐候钢,利用热模拟机和金相显微镜分析了其组织特征和相变规律,并通过室温拉伸、冲击实验且结合断口分析表征了实验钢的强韧性。热模拟实验表明,低碳高锰耐候钢组织在低冷速下（＜1 ℃/s)为铁素体＋少量珠光体,而在较大冷速内(1～10 ℃/s)为贝氏体＋铁素体复相特征,随冷却速度的增加则钢中贝氏体增多。分析轧态组织表明,2组实验耐候钢中主要组织均为等轴铁素体;增加钢中锰则其强度明显增大,虽塑性和冲击韧性有所降低,但仍可获得良好的强韧性组合。     

冷却速率对2507超级双相不锈钢σ相析出的影响

采用Gleeble 3500-GTC对Φ10 mm 2507超级双相不锈钢(/%:0.017C,6.22Ni, 25.73Cr, 3.39Mo, 0.27N)进行1340℃至室温以冷速1～500℃/min连续冷却实验,并通过EPMA(电子探针)、EBSD(电子背散射衍射)和热力学计算分析冷却速率对超级双相不锈钢σ相析出的影响。结果表明：2507超级双相不锈钢在1℃/min的冷却速率下,组织中存在σ相,σ相的面积百分比为2.67%。当冷却速率≥10℃/min,组织只有奥氏体和铁素体两相组成。热力学计算结果表明,冷却速率越小,σ相析出越容易。     

热处理工艺对9Cr钢组织与力学性能的影响

利用热膨胀试验研究了9Cr钢随冷却速度变化的相变行为,设定奥氏体化温度分别为860和1000℃,利用 OM、SEM、TEM、XRD和室温拉伸对比研究不同热处理温度下9Cr钢的显微组织及力学性能.研究表明：随着冷却速度增加,9 Cr 钢发生铁素体/珠光体相变、贝氏体相变和马氏体相变,其中马氏体相变临界冷速为1.6℃/s;860℃热处理后9Cr钢的显微组织为板条贝氏体/马氏体和少量等轴铁素体,并有4％的残余奥氏体;奥氏体化温度升至1000℃后,奥氏体晶粒尺寸增加,9Cr 钢中铁素体几乎消失,板条特征更加明显,力学性能与860℃热处理后基本相同,均达到 HL级抽油杆钢的要求,说明9Cr钢具有较宽的工艺窗口.     

Dynamic CCT Diagram of Automobile Beam Steel With High Strength Produced by FTSR Technology

The dynamic continuous cooling transformation（CCT）diagram and phase transformation rules of 510 MPa automobile beam steel,which is produced by a continuous casting of thin slab of FTSR technology in Tangshan Iron and Steel Co.Ltd.,are researched by thermal simulation experiment.The microstructure characteristics of the beam steel under different test conditions are studied by means of optical microscope and scanning electron microscope.The test results show that the critical temperatures of phase transformation Ar3 and Ar1 will all decrease with the increase of the cooling rate.When the cooling rate is lower than 20 ℃·s-1,the ferrite and pearlite phase transformations are the main parts;when the cooling rate is higher than 20 ℃·s-1,the bainite phase appears.Moreover,the microstructures of 510 MPa automobile beam steel produced by FTSR technology are also studied,and the results are basically in accordance with the CCT diagram gained from the test.     

高应变速率平面压缩00Cr22Ni5Mo3N双相钢的变形抗力和组织变化

采用Gleeble 3800模拟试验机对锻态00Cr22Ni5M03N双相不锈钢进行900～1200℃,应变速率为10 s^-1和50 s^-1的平面应变试验。结果表明,双相钢的峰值变形抗力随变形温度升高急剧降低,并且当应变速率由10 s^-1提高到50 s^-1时双相钢的峰值应力提高40～60 MPa;在1 000～1200℃变形,钢中铁素体组织发生动态回复和再结晶,奥氏体通过位错的聚集、亚晶界形成发生部分软化。