高壓凝固高氮鋼鑄錠質(zhì)量研究.pdf

1、高氮鋼中氮作為重要的合金化元素之一，能夠很好的改善其力學(xué)性能，如屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，以及抗磨損抗腐蝕性能，而這些有益作用均取決于氮在鋼中的存在形式：淬火處理后氮保留在固溶體中或者回火處理后氮均勻析出形成細(xì)小的鉻氮化物顆粒。如果析出形成氮?dú)饪?，就會影響鋼錠致密度，降低抗點(diǎn)蝕性能。
　　目前國內(nèi)外研究高氮鋼一般在低壓或常壓下滲氮或熔煉，而對高壓條件下的研究較少。高壓冶金作為高氮鋼未來發(fā)展的重要方向之一，研究高壓凝固條件下鑄錠的質(zhì)量尤為

2、重要。高氮鋼中固溶氮強(qiáng)烈影響著鋼材的力學(xué)性能，氮化物形態(tài)及含量則影響著其耐磨、耐腐蝕性能。本論文是在高壓氮?dú)夥障?，對鋼液凝固過程中氮的行為及凝固鑄錠的組織及氮的分布進(jìn)行研究分析。
　　運(yùn)用FactSage熱力學(xué)軟件對Cr12N系合金的高壓相圖進(jìn)行了計(jì)算，計(jì)算結(jié)果與高壓凝固實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合。隨著氮?dú)鈮毫Φ奶岣?，氮在凝固初期的最小溶解度和奧氏體中的最大溶解度增大，達(dá)到0.6MPa后增速降低。γ和gas+δ相區(qū)面積與√PN2P呈線性關(guān)系，1

3、.8MPa下含氣相區(qū)較0.1MPa縮小90％，凝固過程氣體析出將顯著減少。高壓凝固過程的變化取決于固相、氮化鉻和氮?dú)庵g的平衡，高壓穩(wěn)定了CrN相，使其首先析出。
　　通過對Cr12N鋼的高壓凝固模擬計(jì)算得出，壓力對鋼中氮的分布有重要的影響，氮?dú)夥謮禾岣撸撝械臐舛确植几泳鶆?，并理論分析了隨壓力的提高，氮的遷移變化機(jī)理。鋼中氮的分布與溶質(zhì)分配系數(shù)有很大的關(guān)系，利用FactSage軟件計(jì)算了氮在Cr12N凝固過程中的平衡分配系數(shù)

4、： k1.0MPa=0.00006T+0.1948,T1.6MPa=0.0002T-0.0068(ω[C]=0.14%)；Tk1.0MPa=-0.0074T+11.2155,k1.6MPa=-0.00817+12.1863(ω[C]=0.14%)。
　　通過對高壓凝固得到的Cr12N鋼錠分析得出，高壓使沿晶界析出的網(wǎng)狀碳化物碎化，奧氏體晶粒細(xì)化。隨著壓力增加，基體固溶氮含量增加，鋼中總氮含量增加，同時(shí)提高其強(qiáng)度、硬度和耐磨耐蝕性，