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Cr16Mn9Cu2Ni1N低镍奥氏体不锈钢（化学成分）的研究
发布人：上海艾荔艾金属材料有限公司www.shailiai.com
更新时间：2014-01-06
低镍奥氏体不锈钢具有良好的强度和耐磨性，由于降低了钢中Ni含量，提高了Mn含量并加入氮进行强化，适宜在承受较重负荷、耐蚀性要求不太高的设备和部件上使用。由于成分设计差异，这类钢热加工性能与Ni-Cr系不锈钢有所不同，热变形时表现出较差的热塑性。尤其是在板坯粗轧时容易发生边部裂纹，严重影响钢的生产和质量稳定性。
通过分析铸坯中δ铁素体的形态和含量，并与热轧过程中边裂的严重程度进行相关性分析，发现二者之间存在一定的联系。因此，研究连铸坯近表面层凝固组织变化，有利于从根本上解决低镍奥氏体不锈钢边部裂纹的产生。
研究的材料为Cr16Mn9Cu2Ni1N，化学成分见表1。在Cr16Mn9Cu2Ni1N连铸坯上切取金相试样。其中铸坯的窄面和宽面不做任何加工处理，保留表面氧化皮。试样尺寸为20mm×20mm×20mm。对铸坯表面不同位置试样金相组织进行观察，腐蚀液采用FeCl3、HCl、CuCl2及C2H5OH的混合溶液，腐蚀时间：10～15s。对已腐蚀试样进行电子探针分析。
表1 研究钢的化学成分/%
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元素
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C
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Si
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Mn
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P
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S
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Ni
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Cr
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Cu
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N
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含量
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0.090
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0.309
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9.203
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0.027
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0.001
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0.991
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15.259
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1.540
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0.1244
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结果表明：
（1）对于低镍奥氏体不锈钢Cr16Mn9Cu2Ni1N，冷却模式为先析出δ铁素体，随后通过固态相变转变为奥氏体。但连铸坯近表面层上冷却速度的差异，使凝固模式发生了变化。在冷却速度不太快的近表面层，如距表面25mm处，可得到接近平衡态的枝晶组织，残留δ铁素体为骨架形或蠕虫状，奥氏体全部为初凝δ铁素体通过固态相变转变而来。在冷却速度较快的表面层，如距连铸坯表面10mm左右处，凝固模式偏离平衡态，δ铁素体作为先析出相在液相中形核长大的同时，剩余的液相转变为共晶奥氏体。残留δ铁素体为蠕虫状或侧板条，奥氏体一部分为初凝δ铁素体通过固态相变转变而来，另一部分为液相转变为共晶奥氏体，这种共晶奥氏体组织容易产生较大的杂质偏析，这是Cr16Mn9Cu2Ni1N轧制过程中开裂的主要原因。
（2）Cr16Mn9Cu2Ni1N钢在凝固过程中存在γ+δ的两相区，热应力作用下两相界面上易产生热裂纹。随着钢坯温度下降，在δ相向γ相转变的过程中，伴随相当大的体积收缩（0.22%），亦会产生较大的组织应力，也会导致裂纹产生。连铸二冷水采用弱冷模式均匀冷却，铸坯矫直时表面温度在900℃以上，才能保证获得较好的板坯质量。
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