X12CrMoWVNbN鋼凝固過程的夾雜物.pdf

1、X12CrMoWVNbN鋼因其優(yōu)秀的使用性能，是制造核電用超超臨界機組轉子的重要材料。對該鋼而言，實際應用過程中的安全問題是重中之重，而鋼中的夾雜物，尤其是尺寸較大的夾雜物，對材料的安全使用有很大影響。鋼中的夾雜物主要形成于兩個階段，煉鋼階段和鋼液凝固階段。熔煉形成的初生夾雜可在凝固前盡量移除，而凝固階段形成的夾雜物將被保留在鋼中，在材料的后續(xù)加工階段也無法去除。因此對 X12CrMoWVNbN鋼凝固過程的夾雜物的析出與生長進行研究，具

2、有重要應用價值。本文對該鋼中夾雜物析出的熱力學和生長動力學進行了系統(tǒng)計算，并通過一系列實驗對計算進行驗證，揭示了該鋼凝固過程夾雜物的生長特性，且進一步對夾雜物的生長控制給出了建議。
　　X12CrMoWVNbN鋼夾雜物析出的熱力學表明：鋼中析出的夾雜物主要為TiN和Al2O3類型。其中前者析出于凝固末期，后者在凝固前即可析出，無其他類型夾雜物析出。通過掃描電子顯微觀察和X射線能譜分析對析出夾雜物進行檢測，證實了熱力學的計算結果。若

3、要控制TiN夾雜物在凝固階段不析出，則Ti元素的含量須低于0.003％。若要控制Al2O3夾雜在凝固前不析出，則凝固之前的氧含量須低于16 ppm。
　　根據Ohnaka溶質偏析模型和Goto夾雜生長模型對X12CrMoWVNbN鋼夾雜物的動力學計算表明：凝固冷卻速率越大，夾雜生長時間越短，因此夾雜物尺寸隨冷卻速率的增大逐漸減小。元素含量對夾雜物生長影響很大，含量越高，最終獲得的夾雜物尺寸越大。初始尺寸對夾雜最終尺寸在不同冷卻速率

4、下影響不同。凝固冷速非常低時，夾雜物的初始尺寸對最終尺寸幾乎沒有影響。而當冷卻速率非常高時，由于溶質元素的擴散被抑制，夾雜物將很難長大，因此其最終尺寸幾乎等于初始尺寸。
　　通過5*10-2～106K/s的寬冷速范圍內凝固實驗，研究冷卻速率對X12CrMoWVNbN鋼夾雜物析出的影響，并與動力學的計算結果進行比較，理論分析了二者之間的差異。X12CrMoWVNbN鋼中夾雜物的尺寸分布規(guī)律表明：在寬冷速范圍內，隨著冷卻速率的不斷增大