论文部分内容阅读
低镍奥氏体不锈钢对人危害小、生产成本低，具有很好的市场前景，但在快速连铸及热加工过程中不锈钢易出现裂纹等缺陷，这与钢的凝固组织有密切关系。稀土可以改善钢的铸态组织及性能，结合定向凝固技术研究稀土对低镍奥氏体不锈钢铸态组织及性能的影响，将稀土良好的应用于不锈钢中，成为一项重要的研究。本文以稀土低镍奥氏体不锈钢为研究对象，利用电磁感应定向生长炉，进行稀土微合金低镍奥氏体不锈钢的定向凝固试验。采用差热分析仪、蔡司金相显微镜、扫描电子显微镜及附带的能谱分析仪等设备，探究不同凝固速率下稀土微合金低镍奥氏体不锈钢的显微组织、凝固模式类型、溶质分布及第二相，分析稀土Ce对其铸态组织及性能的作用规律。研究表明，在低镍奥氏体不锈钢中，稀土Ce细化了铸态组织，不含稀土的奥氏体不锈钢的奥氏体组织较为粗大，晶粒尺寸为103.7μm，含有0.002%的稀土Ce，晶粒变小，当稀土含量增加到0.067wt%时，晶粒尺寸减小到53.4μm。由差热分析和定向凝固试验得出，在空气中铸模冷却下低镍奥氏体不锈钢的凝固模式为全奥氏体模式。当凝固速率为30μm/s和200μm/时，凝固模式变为AF模式。由定向凝固试验得出，稀土元素Ce含量在0~0.067%范围内，当凝固速率一定时，稀土Ce含量的增加，使低镍奥氏体不锈钢的凝固组织更加细小均匀，一次枝晶和二次枝晶间距的细化效果也得到了提高。当稀土Ce含量一定时，低镍奥氏体不锈钢在30μm/s的凝固速度下固-液界面形貌呈现胞状，在200μm/s时，固-液界面发展成为柱状树枝晶，一次枝晶和二次枝晶间距也随着凝固速度的变大而显著减小。添加稀土Ce、增大凝固速率都提高了低镍奥氏体不锈钢的显微硬度值。由能谱分析得出，稀土Ce在一定程度上减轻了其他元素的显微偏析。此外，稀土铈还可以改变低镍奥氏体不锈钢夹杂形貌，不含稀土时，夹杂物是不规则的棱角形铁铝尖晶石类夹杂，数量较多；含有稀土Ce为0.002％时，夹杂物变为椭圆形，数量明显减少；Ce含量增加到0.067%时，夹杂变为球形的稀土铝酸盐夹杂，分布在晶粒内部。