439铁素体不锈钢板坯的夹杂分析

采用逐道刨除的方法对439铁素体不锈钢板坯的皮下夹渣缺陷进行分析,运用金相显微镜以及扫描电镜分析了439板坯内部夹杂的情况。由于皮下夹渣的存在,使板坯的修磨率需2.7%以上。内部夹杂物多为TiN,且夹杂物沿板坯厚度方向以及宽度方向对称分布;同时靠近板坯外面区域,夹杂物数量多尺寸小,而板坯中心区域,夹杂物数量少,但尺寸大。

439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物分布研究

通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测了439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物的形貌,结果显示TiN夹杂物的形貌为近似规则的四边形并且在光学显微镜无偏光条件下,TiN夹杂物呈现为橙色。通过光学显微镜对连铸坯中TiN夹杂物分布进行统计研究,发现在连铸坯宽度方向的中部和1/4处,由内弧(或外弧),到内弧1/4处(或外弧1/4处),再到厚度方向中部,TiN夹杂物的尺寸增大而数量减少。这是由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,凝固坯壳的生长减慢,使得TiN夹杂物生长时间增加,而形核速率下降造成的。这与热力学计算得到的TiN夹杂物是在连铸坯凝固过程中形成的结论相吻合。在连铸坯宽度方向边部,由于冷却速率较大,凝固坯壳的快速生成,使得连铸坯中TiN夹杂物的尺寸分布和数量分布都没有明显的统计规律。

439铁素体不锈钢在典型海洋大气环境中的腐蚀行为

为研究新型439铁素体不锈钢在海洋大气环境中的腐蚀行为,在典型海洋大气环境的海南文昌试验站、山东青岛试验站和对照的内陆城市大气环境湖北武汉试验站分别投放439不锈钢试样进行大气曝晒试验。对取回的2 a曝晒后试样进行电化学试验测试,结合超景深显微镜、扫描电子显微镜以及EDS能谱仪进行分析。试验结果表明:439不锈钢在大气环境中曝晒后的主要腐蚀形式为点蚀,其中文昌地区曝晒后的腐蚀程度最高,腐蚀产物主要为铁的氧化物,且曝晒后试样在3.5%(质量分数)的NaCl溶液中仍具有钝化能力,电化学试验结果经分析后与宏微观形貌判断结果一致,即文昌地区试样腐蚀程度最高,腐蚀电位最低,表明钝化膜稳定性最差;山东青岛试验站试样腐蚀也较为严重,而内陆城市大气环境的武汉试验站试样腐蚀程度最低。

439铁素体不锈钢夹杂物形成热力学计算及形貌分析

对439铁素体不锈钢中各种夹杂物形成的热力学条件进行了分析,采用金相显微镜和扫描电子显微镜结合面扫描对夹杂物的类型和形貌进行分析。结果表明,钢液中少量Al的存在扩大了Al2O3的生成优势;少量Mg与Al反应生成镁铝尖晶石;钢中TiN的析出与Ti的氧化都与钢液中Al的含量有关。根据试验观察结果可知,Ti单稳和Ti、Nb双稳定条件下铁素体不锈钢中夹杂物的分布和类型存在一定的差异。

超纯铁素体不锈钢B439M 200 mm×1260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布

采用自动扫描电镜Aspex研究了超纯铁素体不锈钢B439M(/%:0.01C,0.40Si,0.25Mn,0.020P,0.001S,17.50Cr,0.15Ni,0.20Ti,0.0080N,0.0040O)200 mm×1 260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布,结果表明,由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,在连铸坯宽度方向边部,生成了大量小尺寸(平均1.26μm)TiN夹杂物;而在连铸坯宽度方向的1/4处和中部,由内弧表面到厚度1/4处再到厚度方向中部,TiN形核速率降低,TiN夹杂物的数量减少而尺寸增大。动力学分析结果得出,冷却速率减小会使得TiN夹杂物的生成尺寸增大,与TiN夹杂物在连铸坯中的分布规律相吻合。

B439铁素体不锈钢凝固过程中TiN析出热力学分析

虽然TiN析出热力学已有较为广泛的研究,但TiN异质形核热力学报道较少。TiN热力学计算表明,TiN不会在熔炼过程中析出,凝固过程中Ti和N元素被逐渐排到固、液界面,和初始成分相比,凝固末期液相中Ti和N的浓度分别提高了7.4和3.2倍。依据析出热力学以及钢中MgO及Al_2O_3的能谱分析可知,钢液冷却时首先析出镁铝尖晶石(MgO·Al_2O_3),TiN以这些氧化物为核心进行异质形核。Ti、Nb稳定的B439M铁素体不锈钢中观察到存在复合型夹杂:TiN以氧化物为核心形核,TiN被外层的NbC包裹住,形成复合型夹杂,试验结果和热力学计算一致。试验结果证明,Ti优先和N结合形成TiN,而Nb倾向和C结合形成NbC。

439超纯铁素体不锈钢耐蚀性评价

通过盐雾试验、电化学试验和FeCl3点腐蚀试验,并结合扫描电镜,对比研究了439超纯铁素体不锈钢和430普通铁素体不锈钢的耐腐蚀性能。结果表明,碳、氮间隙元素极低的439超纯铁素体不锈钢耐点蚀性能明显优于430普通铁素体不锈钢,虽然430钝化膜修复能力较强,但点腐蚀速率也较快;430不锈钢具有严重的晶间腐蚀敏感性,同样,430普通不锈钢在干湿加速盐雾试验中发生了严重腐蚀,439超纯铁素体不锈钢在上述腐蚀试验中均表现出轻微的腐蚀。可见在430普通不锈钢基础上降低碳、氮间隙元素含量,同时加入钛稳定化元素,使其耐腐蚀性能大幅提高。

冷轧变形率对超纯铁素体不锈钢439板材退火组织与性能的影响

将超纯铁素体不锈钢439板材在不同冷轧变形率下冷轧变形,然后将轧制态冷板在950~1050℃下进行退火,研究冷轧变形率对该材料退火组织及性能的影响。结果表明：随着变形率的增加,晶粒尺寸变小;50%变形率条件下冷板最高伸长率为36%,80%变形率条件下最高伸长率可达40%;基于金相试验数据,利用回归分析的方法计算了不同变形率条件下的晶粒长大激活能,得出50%和80%冷轧变形率条件下再结晶晶粒长大激活能分别为60.19 kJ/mol和65.68 kJ/mol;采用晶粒尺寸与晶界迁移激活能间的定量关系来描述晶粒长大过程,最终建立了该合金在试验温度范围内再结晶晶粒长大的动力学模型。