雙相不鏽鋼凝固組織形成機制及演變規律研究

《雙相不鏽鋼凝固組織形成機制及演變規律研究》是依託上海大學，由李志軍擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：雙相不鏽鋼凝固組織形成機制及演變規律研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：李志軍
• 依託單位：上海大學

中文摘要

雙相不鏽鋼鑄坯容易出現裂紋是其生產過程中面臨的重大問題，改善雙相不鏽鋼連鑄坯質量最有效途徑是控制鐵素體/奧氏體組織的形貌、尺寸和分布均勻性，這對於雙相不鏽鋼生產具有十分重要的意義。本項目採用自主研發的連鑄坯凝固過程枝晶生長實驗裝置，根據連鑄生產實際，建立不同澆注溫度、冷卻條件和攪拌強度實驗條件，系統研究雙相不鏽鋼凝固過程中固液界面形貌和凝固組織的演化過程；凝固過程中溶質分布規律；凝固條件對鐵素體和奧氏體組織的形貌、尺寸和分布均勻性的影響規律，從熱力學和動力學角度闡述雙相不鏽鋼中鐵素體/奧氏體晶界遷移規律；研究不同凝固條件下鐵素體與奧氏體取向關係的影響因素；探討控制凝固組織的可能性及條件。通過控制凝固過程實現最佳化雙相不鏽鋼凝固組織，同時可為改善和提高雙相不鏽鋼鑄坯組織與質量，最佳化其生產工藝提供新思路。

結題摘要

採用自主研發的連鑄坯凝固過程枝晶生長實驗裝置和專業連鑄模擬軟體Calcosoft，物理模擬和數值模擬相結合，研究了不同連鑄工藝參數下雙相不鏽鋼凝固組織演變過程包括柱狀晶到等軸晶轉變、晶粒尺寸變化、兩相形貌以及比例變化。隨著澆注溫度提高，等軸晶區比例和奧氏體含量降低，晶粒尺寸增加，合適的澆注溫度會減輕凝固末端縮松程度；隨著冷卻強度增加，等軸晶區所占比例先增加，在超過一定冷卻強度後，比例略有下降，凝固末端縮松程度有所減輕，奧氏體含量隨冷卻強度變化不明顯；隨著攪拌強度增加，等軸晶區所占比例明顯增加，晶粒尺寸降低，凝固末端縮松程度也隨著攪拌強度增加有所減輕，而奧氏體含量變化不明顯。 研究了不同澆注溫度和攪拌強度下Cr、Mo和Ni元素溶質分布情況。外界條件變化，只會改變元素含量，而不會改變元素分布傾向。Cr元素易分布在鐵素體中，Mo元素易分布在鐵素體和奧氏體的晶界處，Ni元素易分布在奧氏體中。澆注溫度高，容易造成Cr、Mo和Ni元素在凝固末端含量偏高，產生溶質偏析。攪拌會減輕Cr和Ni元素在凝固末端的偏析程度，但會增加Mo元素在凝固末端的含量，加重Mo元素偏析程度。 首先採用ZQS-2000型雙試棒合金熱裂-線收縮儀研究了不同冷卻速率下S32205雙相不鏽鋼的線收縮率和熱裂傾向性。通過改變砂型來調節冷卻速率，從6℃/s到1℃/s之間，這個冷卻速率符合實際連鑄坯的冷卻速率。冷卻速率對S32205雙相不鏽鋼微觀組織、線收縮率和熱裂傾向性都有較大的影響。隨著冷卻速率逐漸降低，奧氏體形貌和尺寸要發生變化，從大片狀變為尺寸較小的胞狀組織，奧氏體所占比例增加。冷卻速率從6℃/s下降到2℃/s，S32205雙相不鏽鋼線收縮率基本不變，而當冷卻速率變為1℃/s時，奧氏體含量增加，導致線收縮率變大。冷卻速率從6℃/s降到2℃/s，試樣表面不會出現裂紋，熱裂傾向性較小，而當冷卻速率進一步降低為1℃/s，奧氏體含量增加，試樣表面出現裂紋，雙相不鏽鋼熱裂傾向性增加。