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1、第40卷第3期钢铁Vol.40,No.32005年3月IronandSteelMarch2005不锈钢冶炼及凝固过程氮的控制122姜周华,陈兆平,黄宗泽(11东北大学材料与冶金学院,辽宁沈阳110004;21宝山钢铁股份有限公司技术中心,上海201900)摘要:总结了氮在不锈钢中有害和有利正反两方面的作用。通过热力学计算和实测数据分析了温度和氮分压对不锈钢熔体中氮溶解度的影响,理论分析了不锈钢熔体吸氮和脱氮的动力学,指出了真空和高压分别是生产超低氮和高氮钢的主要方法。结合以往的研究成果和生产实践提出了生产超低氮铁
2、素体不锈钢和高氮不锈钢的具体工艺技术措施。关键词:氮溶解度;热力学;动力学;超低氮铁素体不锈钢;高氮不锈钢中图分类号:TF748.5文献标识码:A文章编号:04492749X(2005)0320032204ControlofNitrogenintheStainlessSteelduringMeltingandSolidification122JIANGZhou2hua,CHENZhao2ping,HUANGZong2ze(11CollegeofMaterialsandMetallurgy,Northeastern
3、University,Shenyang110004,China;21TechnicalCenter,BaoshanIronandSteelCo.,Ltd.,Shanghai201900,China)Abstract:Thebeneficialandharmfuleffectsofnitrogenonthepropertiesofstainlesssteelsarereviewed.Theeffectsoftemperatureandpressureonthesolubilityofnitrogeninmolten
4、stainlesssteelsareanalyzedonthebasisofthermodynamiccalculatedandexperimentaldata.Thekineticsofabsorptionanddesorptionofnitrogenbythemol2tenstainlesssteelsarediscussedtheoretically.Productionundervacuumandhighpressurearethemainmethodsforultra2lownitrogensteela
5、ndhighnitrogensteelrespectively.Thedetailprocessesforproductionofultra2lownitro2genferritestainlesssteelandhighnitrogenausteniticstainlesssteelareproposed.Keywords:nitrogensolubility;thermodynamics;kinetics;ultra2lownitrogenferritestainlesssteel;highnitrogena
6、usteniticstainlesssteel着碳、氮的质量分数的降低,不锈钢的延性—脆性1氮在不锈钢中的作用转变温度下降,即改善了钢的冲击韧性。大量的研究表明,氮在不锈钢中存在有害和有1.2氮在不锈钢中的有益作用[1]利正反两方面的作用。(1)氮元素可以促使不锈钢形成奥氏体组织。1.1氮对铁素体不锈钢的有害作用在镍当量(表示钢中奥氏体形成倾向)计算中,氮当在铁素体不锈钢中,氮能恶化晶间腐蚀、低温量是镍的30倍。因此,目前有些钢种可用廉价的冲击韧性、缺口敏感性和焊接等性能。由于在不锈锰、氮来代替贵重金属镍以获得奥
7、氏体不锈钢。另钢钢液中氮的饱和溶解度较大,而且在冶炼过程加外,由于镍引起的人体皮肤过敏症发病率不断增入的铬铁中氮的质量分数又较高,就很容易造成不加,促使科技工作者研制高氮无镍奥氏体不锈钢新锈钢中氮的质量分数偏高。但是,对于铁素体不锈品种。钢而言,由于900℃以下碳、氮的固溶度极小(仅为(2)氮作为固溶强化元素提高奥氏体不锈钢的0101%左右),在冶炼过程中沿晶界析出铬的碳化强度。每加入0110%的氮可提高铬镍奥氏体不锈物(Cr23C6、Cr7C3)和氮化物(CrN、Cr2N),造成晶界钢的室温强度约60～100M
8、Pa。另外,氮对奥氏体贫铬而导致铁素体不锈钢的晶间腐蚀(IGC)。研究不锈钢的抗蠕变性能和疲劳性能也有益处。表明,为了使铁素体不锈钢不产生晶间腐蚀,要求(3)氮可以明显提高不锈钢耐一般腐蚀、点蚀、w(C+N)小于01015%,有的钢种甚至要求小于应力腐蚀和晶间腐蚀性能。0101%,这类钢也叫超纯铁素体不锈钢。另外,随(4)氮作为奥氏体形成元素对双相不锈钢有重作者简介:姜周
