低氧高氮不銹鋼的熔煉及其耐蝕性研究.pdf

1、臨床上使用的醫(yī)用不銹鋼材料仍是以316L及317L為主。但是這些醫(yī)用不銹鋼的耐腐蝕性能并不十分令人滿意。隨著含氮鋼的迅猛發(fā)展，人們越來越多地認識到氮對改善鋼性能的有利影響。由于氮的作用，高氮不銹鋼鋼在力學(xué)及腐蝕性能方面優(yōu)于普通不銹鋼。近年來隨著加壓冶金技術(shù)水平的不斷提高，奧氏體不銹鋼中氮的加入量在不斷增加。
　　 為了獲得高的耐蝕性的不銹鋼，本研究分別從高氮和低氧雙方面著手。對鋼液吸氮與脫氮過程進行了分析，綜合溫度、氮分壓、合金

2、成分等因素對鋼中氮的溶解度的影響，導(dǎo)出了不銹鋼熔體中氮的溶解度計算式，并對高氮鋼凝固過程中氮的行為進行了分析，為獲取高氮含量的316L不銹鋼提供了理論依據(jù)。論文還對鋼的脫氧基本理論進行了論述，并對脫氧劑的脫氧能力進行了分析，結(jié)合他人的實驗及研究成果，分析確定了高氮316L不銹鋼的脫氧實驗中采取的脫氧方案。
　　 實驗中采用高頻真空/高壓感應(yīng)爐在氮氣氛下，在MgO坩堝內(nèi)對316L不銹鋼粉末進行了熔煉，實驗壓力分別為0.1、0.2、

3、0.4、0.6、0.8、1.0MPa，反應(yīng)溫度控制在1497～1638℃的范圍。為了獲得低氧含量的高氮不銹鋼，采用鋁、硅鈣合金以及二者混合物進行了脫氧研究。研究得出了實驗條件下316L不銹鋼增氮的動力學(xué)方程；氮分壓在1.0MPa以下的范圍內(nèi)，氮在316L不銹鋼中的溶解度服從Sievert定律；利用溶解度的預(yù)測公式計算得到的氮含量預(yù)測值與實驗值相吻合；在1.0MPa的氮分壓下，316L不銹鋼中的氮含量達到了0.635％；采用鋁、硅鈣合金混

4、合脫氧的試樣達到了最好的脫氧效果，氧含量最低降低到了0.0019％；對高氮不銹鋼的不同脫氧劑的脫氧效果進行了理論分析。
　　 對不銹鋼中的析出物及夾雜物進行了掃描電鏡及能譜分析，從實驗結(jié)果可以看出：未經(jīng)脫氧及增氮處理的316L不銹鋼中的夾雜以SiO2為主，且數(shù)量較多；采用Al脫氧的高氮不銹鋼中的夾雜則以AlN大型夾雜為主，并且這種大型的AlN夾雜一般為不規(guī)則的塊狀，它是脫氧劑Al被N氧化后的產(chǎn)物；而經(jīng)SiCa脫氧的高氮不銹鋼中的

5、夾雜物相對較少，尺寸也較小，這是由于經(jīng)Ca處理后，鋼中大部分的SiO2夾雜被還原或變性為復(fù)合夾雜而上浮排出了鋼液，最終鋼中的夾雜以成分復(fù)雜的含N的化合物為主。同時發(fā)現(xiàn)高氮不銹鋼中存在有典型的Cr2N夾雜。從析出物的觀察結(jié)果中可以看出，316L不銹鋼中含有σ相，且含氮不銹鋼試樣中的σ相相比不含氮的試樣有了很大程度上的減少，這主要是由于氮合金化阻滯了其形成。
　　 本研究采用Tafel極化曲線法對316L不銹鋼在37℃下0.9％的N

6、aCl溶液中的耐蝕性能進行了測試，并運用交流阻抗法進行了驗證。研究了氮含量對316L不銹鋼的耐蝕性的影響，同時也獲得了脫氧方法對高氮316L不銹鋼的耐蝕性的影響規(guī)律。實驗結(jié)果表明，氮對不銹鋼耐腐蝕性能有明顯的有利作用，316L不銹鋼的耐腐蝕性能隨氮含量的先是呈現(xiàn)增大的趨勢，氮含量為0.413％時316L不銹鋼的耐蝕性能最佳，當(dāng)?shù)看笥?.413％后，316L不銹鋼的耐腐蝕性能隨著氮含量的增加呈現(xiàn)出逐漸降低的趨勢。降低氧含量對于高氮31