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在不銹鋼中氮既是奧氏體穩(wěn)定化及固溶強(qiáng)化元素,同時(shí)也改善不銹鋼低溫塑性、韌性及耐腐蝕性能,特別是耐局部腐蝕,如耐晶間腐蝕、點(diǎn)腐蝕和縫隙腐蝕。很多研究結(jié)果表明,氮在液相和固相中的溶解度不同,在奧氏體相中的溶解度高于液相和鐵素體相,在鐵素體相中溶解度最低。由于鑄錠中氮含量是過(guò)程量而非狀態(tài)量,其數(shù)值受過(guò)程變化的影響,因此從鋼液到凝固結(jié)束所發(fā)生的相變經(jīng)歷對(duì)于鑄錠中氮含量影響很大。不同的相變經(jīng)歷導(dǎo)致氮在凝固過(guò)程中的溢出量不同,因此若要準(zhǔn)確預(yù)測(cè)鑄錠中氮含量,需要考慮凝固過(guò)程對(duì)氮?dú)庖绯龅挠绊憽?
北京科技大學(xué)的學(xué)者通過(guò)冶煉實(shí)驗(yàn)研究Mn、Cr和Ni對(duì)不銹鋼凝固模式及鑄錠氮含量的影響,探討影響氮含量的關(guān)鍵因素,并分析合金元素對(duì)鋼液與鑄錠中氮含量影響的相互作用系數(shù)的區(qū)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,影響氮含量的因素主要為鋼液中氮的溶解度和不銹鋼的凝固模式。增加鋼液中氮的溶解度"改變凝固模式由F→FA→AF→A時(shí),不銹鋼的溶氮能力提高,氮?dú)獾囊绯隽繙p少,氮含量增加。 隨Mn含量增加,鑄錠中氮含量線性增加,而隨Cr和Ni含量增加,氮含量的變化均存在三個(gè)特征階段。分析認(rèn)為:Mn含量變化不改變凝固模式,相互作用系數(shù)ENMn為-0.0286,與鋼液中相近; 而隨Cr和Ni含量增加,凝固模式分別依次經(jīng)歷F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系數(shù)ENCr和ENNi非定值,分別為ENCr=-0.046和-0.011和 ENNi=-0.011和0.033。