高壓凝固高氮鋼鑄錠質量研究.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性能，如屈服強度和抗拉強度，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小的鉻氮化物顆粒。如果析出形成氮氣孔，就會影響鋼錠致密度，降低抗點蝕性能。
　　目前國內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量尤為

2、重要。高氮鋼中固溶氮強烈影響著鋼材的力學性能，氮化物形態(tài)及含量則影響著其耐磨、耐腐蝕性能。本論文是在高壓氮氣氛下，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行研究分析。
　　運用FactSage熱力學軟件對Cr12N系合金的高壓相圖進行了計算，計算結果與高壓凝固實驗結果吻合。隨著氮氣壓力的提高，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，達到0.6MPa后增速降低。γ和gas+δ相區(qū)面積與√PN2P呈線性關系，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、氮化鉻和氮氣之間的平衡，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算得出，壓力對鋼中氮的分布有重要的影響，氮氣分壓提高，鋼中氮的濃度分布更加均勻，并理論分析了隨壓力的提高，氮的遷移變化機理。鋼中氮的分布與溶質分配系數有很大的關系，利用FactSage軟件計算了氮在Cr12N凝固過程中的平衡分配系數

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狀碳化物碎化，奧氏體晶粒細化。隨著壓力增加，基體固溶氮含量增加，鋼中總氮含量增加，同時提高其強度、硬度和耐磨耐蝕性，