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铁素体不锈钢相比奥氏体不锈钢具有明显价格优势,其冷轧产品广泛应用于建筑内装修、家电厨卫设备等。但铁素体不锈钢在凝固过程中容易形成粗大的柱状晶,在后续轧制过程形成形变能力较低的织构,导致轧制产品表面出现起皱和裂纹缺陷。实施凝固过程的组织形态控制,抑制柱状晶的生长并促进细小等轴晶形成是改善铁素体不锈钢成形过程起皱和裂纹缺陷的技术关键之一。目前,在凝固组织形态控制过程促进等轴晶形核的方法主要包括施加物理场方法、浇铸过程控制方法、化学方法、温度场控制方法等。但对于高熔点的铁素体不锈钢大型铸锭,浇铸过程控制、化学方法及温度控制方法的作用则有限,单纯通过上述方法很难获得细小的等轴晶。目前针对铁素体不锈钢凝固组织控制要么单一采用物理场的方法促进等轴晶形成,要么通过添加形核剂方法细化晶粒。同时采用物理场和添加形核剂方法应用于铁素体不锈钢凝固组织的研究尚未见报道。如何将两种方法耦合应用并有效提高细小等轴晶率成为一个亟待研究的课题。本文以Cr17铁素体不锈钢为研究对象,分别采用机械振动、添加TiN异质形核剂、机械振动和异质形核耦合作用三种不同的处理方式对铁素体不锈钢的凝固过程实施控制,实验研究了不同参数对试样凝固组织、力学性能以及断口形貌的影响,并初步探讨了三种不同控制方式的作用机理。研究结果表明,三种不同处理方式对铁素体不锈钢凝固组织均具有一定的影响,其中机械振动和异质形核耦合作用的晶粒细化效果最为显著。在800Hz振动频率条件的耦合作用处理后,试样的凝固组织平均晶粒尺寸减小为109μm,等轴晶晶粒分布密度从8.9个/mm~2提高到104.7个/mm~2。施加振动不仅可以弹射晶核发生器表面的TiN颗粒弥散进入熔体成为非自发形核的有效基底,而且可以促进激冷晶核发射器表面的初生晶粒脱落游离,同时增加熔体扰动促进树枝晶折断,形成更多细小等轴晶。三种不同处理方式均有利于提高试样的力学性能。经过机械振动和异质形核耦合作用处理后试样的抗拉强度由410.7MPa(原始铸态)提升到828.1MPa,屈服强度由227.6MPa提高到359.4MPa,延伸率由2.5%增加到4.16%。