X12CrMoWVNbN鋼凝固過(guò)程的夾雜物.pdf

1、X12CrMoWVNbN鋼因其優(yōu)秀的使用性能，是制造核電用超超臨界機(jī)組轉(zhuǎn)子的重要材料。對(duì)該鋼而言，實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中的安全問(wèn)題是重中之重，而鋼中的夾雜物，尤其是尺寸較大的夾雜物，對(duì)材料的安全使用有很大影響。鋼中的夾雜物主要形成于兩個(gè)階段，煉鋼階段和鋼液凝固階段。熔煉形成的初生夾雜可在凝固前盡量移除，而凝固階段形成的夾雜物將被保留在鋼中，在材料的后續(xù)加工階段也無(wú)法去除。因此對(duì) X12CrMoWVNbN鋼凝固過(guò)程的夾雜物的析出與生長(zhǎng)進(jìn)行研究，具

2、有重要應(yīng)用價(jià)值。本文對(duì)該鋼中夾雜物析出的熱力學(xué)和生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了系統(tǒng)計(jì)算，并通過(guò)一系列實(shí)驗(yàn)對(duì)計(jì)算進(jìn)行驗(yàn)證，揭示了該鋼凝固過(guò)程夾雜物的生長(zhǎng)特性，且進(jìn)一步對(duì)夾雜物的生長(zhǎng)控制給出了建議。
　　X12CrMoWVNbN鋼夾雜物析出的熱力學(xué)表明：鋼中析出的夾雜物主要為T(mén)iN和Al2O3類(lèi)型。其中前者析出于凝固末期，后者在凝固前即可析出，無(wú)其他類(lèi)型夾雜物析出。通過(guò)掃描電子顯微觀察和X射線能譜分析對(duì)析出夾雜物進(jìn)行檢測(cè)，證實(shí)了熱力學(xué)的計(jì)算結(jié)果。若

3、要控制TiN夾雜物在凝固階段不析出，則Ti元素的含量須低于0.003％。若要控制Al2O3夾雜在凝固前不析出，則凝固之前的氧含量須低于16 ppm。
　　根據(jù)Ohnaka溶質(zhì)偏析模型和Goto夾雜生長(zhǎng)模型對(duì)X12CrMoWVNbN鋼夾雜物的動(dòng)力學(xué)計(jì)算表明：凝固冷卻速率越大，夾雜生長(zhǎng)時(shí)間越短，因此夾雜物尺寸隨冷卻速率的增大逐漸減小。元素含量對(duì)夾雜物生長(zhǎng)影響很大，含量越高，最終獲得的夾雜物尺寸越大。初始尺寸對(duì)夾雜最終尺寸在不同冷卻速率

4、下影響不同。凝固冷速非常低時(shí)，夾雜物的初始尺寸對(duì)最終尺寸幾乎沒(méi)有影響。而當(dāng)冷卻速率非常高時(shí)，由于溶質(zhì)元素的擴(kuò)散被抑制，夾雜物將很難長(zhǎng)大，因此其最終尺寸幾乎等于初始尺寸。
　　通過(guò)5*10-2～106K/s的寬冷速范圍內(nèi)凝固實(shí)驗(yàn)，研究冷卻速率對(duì)X12CrMoWVNbN鋼夾雜物析出的影響，并與動(dòng)力學(xué)的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，理論分析了二者之間的差異。X12CrMoWVNbN鋼中夾雜物的尺寸分布規(guī)律表明：在寬冷速范圍內(nèi)，隨著冷卻速率的不斷增大