1473K，0.1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮

对0．1MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮进行了实验研究。结果表明，渗氮过程钢中氮的平均质量分数与渗氮时间的平方根成正比，渗氮反应平衡时间受钢的化学成分影响；渗氮反应达到平衡后，钢中氮的平均质量分数与其成分的关系可用线性关系近似表示为：w[N]eq=0.066w[Cr] 0.029w[Mn]-0.608；向0.1MPa氮气氛中添加0．5％的氢气可以显著提高渗氮速率。在本实验条件下，Cr，Mn质量分数之和大于20％的Fe-Cr-Mn系不锈钢在1473K，0．1MPa氮气氛中渗氮12．5h后，可以得到含氮量大于0．5％的高氮奥氏体不锈钢。     

含氮316L不锈钢氮合金化工艺研究

在常压和真空条件下研究了温度与氮分压对316L不锈钢中氮溶解度的影响,钢中氮的溶解度随着温度的降低而升高,随着氮分压的增大而增大.建立了316L不锈钢氮溶解度热力学计算模型,不同吹氮条件下氮溶解度实测值与热力学模型计算值较吻合.在1773～1873K条件下,生产控氮型316L不锈钢,氮分压要控制在6～28kPa以上;生产中氮型316L不锈钢,氮分压要控制在22～101kPa以上.常压下吹氮10min,钢液含氮量即可超过0.10%.     

1 473 K,O.1 MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮

对0.1 MPa氮气氛中Fe-Cr-Mn系不锈钢的固态渗氮进行了实验研究.结果表明,渗氮过程钢中氮的平均质量分数与渗氮时间的平方根成正比,渗氮反应平衡时间受钢的化学成分影响;渗氮反应达到平衡后,钢中氮的平均质量分数与其成分的关系可用线性关系近似表示为ω[N]eq=0.066w[cr]+0.029w[Mn]-0.608;向0.1 MPa氮气氛中添加0.5%的氢气可以显著提高渗氮速率.在本实验条件下,Cr,Mn质量分数之和大于20%的Fe-Cr-Mn系不锈钢在1 473 K,0.1 MPa氮气氛中渗氮12.5 h后,可以得到含氮量大于0.5%的高氮奥氏体不锈钢.     

不锈钢熔体中氮溶解度的热力学计算模型

在实验研究和前人研究工作的基础上,建立了一个新的不锈钢熔体中氮溶解度与体系温度、氮分压和合金成分的热力学计算模型,在该模型中引入了氮分压对氮活度系数的作用系数.该模型的计算结果与实验值吻合很好.基于该模型的计算结果,讨论了氮分压、温度、合金成分对不锈钢熔体中氮溶解度的影响规律.在压力较高(大于0.1 MPa)特别是合金元素较高的不锈钢熔体中,氮分压与氮的溶解度关系不符合Sievert定律.在一定氮分压下,温度对不锈钢熔体中氮溶解度的影响取决于合金体系的化学成分.在常压(氮分压为0.1 MPa)下,20%Cr-20%Mn的合金体系在1 873 K可获得氮质量分数为0.8%的高氮无镍奥氏体不锈钢.     

合金元素及凝固模式对含氮不锈钢氮含量的影响

通过冶炼实验研究Mn、Cr和Ni对不锈钢凝固模式及铸锭氮含量的影响,探讨影响氮含量的关键因素,并分析合金元素对钢液与铸锭中氮含量影响的相互作用系数的区别.实验结果表明,影响氮含量的因素主要为钢液中氮的溶解度和不锈钢的凝固模式.增加钢液中氮的溶解度、改变凝固模式由F→FA→AF→A时,不锈钢的溶氮能力提高,氮气的溢出量减少,氮含量增加.随Mn含量增加,铸锭中氮含量线性增加,而随Cr和Ni含量增加,氮含量的变化均存在三个特征阶段.分析认为:Mn含量变化不改变凝固模式(FA),相互作用系数EMnN为-0.0286,与钢液中相近;而随Cr和Ni含量增加,凝固模式分别依次经历F→FA→AF→A和FA→AF→A模式,相互作用系数ECrN和ENiN非定值,分别为ECrN=-0.046和-0.011,ENiN=-0.011和0.033.     

氮在渣-钢间传质系数的测定

使用Al2O3坩埚在真空感应炉内测定了1600℃时氮在含C还原渣和钢液之间的总传质系数βo.研究表明，βo与气相中氮分压PN2的大小有关，随着PN2的增加βo增大.由物料平衡计算得出，在本实验条件下，βo为3.7×10-cm／S.     

中碳含硼钢氮含量的控制

采用氧氮分析仪分析湖南华菱涟源钢铁集团有限公司中碳含硼钢A36-LB在生产各工序中氮含量的变化,研究其吸氮原因。结果表明,转炉终点碳含量控制不稳定是造成该厂钢中氮含量波动的主要因素;虽然转炉终点碳含量高可以降低钢中的氮含量,但同时也会导致钢中磷含量增高;在LF精炼整个过程中钢水增氮约11×10-6,增氮较多,其中原材料增氮并不是主要原因,主要原因是电弧加热过程增氮较为严重;连铸工艺段增氮较少,保护浇铸较好。     

供应链企业间合作关系博弈研究

采用插入钢液内部的吹氮管进行浸入式吹氮方法,研究了304、316和420不锈钢液中氮的溶解度及温度和氮气分压的影响。得到了三个品种的不锈钢,在不同温度和氮气分压下氮的溶解度数据,并对氮的溶解度计算模型进行了验证。结果表明：（1）304不锈钢在1 540℃和1 580℃,100 kPa下的溶解度分别为0.234%和0.206%;316不锈钢在1 500℃、1 540℃和1 580℃、100 kPa下的溶解度分别为0.22%、0.2%和0.17%;420不锈钢在1 510℃和1540℃、100 kPa下的溶解度分别为0.14%和0.13%。温度升高氮的溶解度降低。（2）316不锈钢在1 540℃下,氮气分压分别为20、40、60、80和100 kPa时的溶解度分别为0.10%、0.14%、0.16%、0.18%和0.20%。不锈钢液中氮的溶解度与氮气分压的平方根成正比。     

不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响

为控制钢液中氮含量,实验了两种不同脱氧方式:(Ⅰ)出钢过程加Al进行强脱氧;(Ⅱ)出钢时不加Al,加入Si--Mn合金进行弱脱氧,在LF进站再喂入Al线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致,但方式(Ⅱ)对控制氮含量更为有利,可以使氮的质量分数降低约5×10-6;两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大,均为球状的CaS和CaO--MgO--Al2O3夹杂物.文中还推断出了采用Si--Mn弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程.     

38 CrMoAl钢真空电磁感应快速渗氮动力学研究

为提高渗氮速率,明确氮化动力学机制,采用真空电磁感应渗氮技术研究38 CrMoAl钢在NH_3介质下的渗氮动力学过程。以显微硬度值550 HV_(0.025)对应的深度作为渗氮层评价指标,通过一种新的气固反应动力学模型对38 CrMoAl钢在温度为530～590℃范围内氮渗氮动力学行为进行研究。结果表明:38 CrMoAl钢在530～590℃范围内的真空电磁感应渗氮过程主要是受内扩散所控制,表观活化能E为76.736 kJ/mol。通过模型预测了各因素(活性氮浓度、温度、目标渗氮厚度等)对其渗氮反应分数ξ、特征时间t_c和转化速率dξ/dt的影响规律,发现增加活性氮浓度和反应温度均能提高渗氮转化过程中的反应分数和反应速率,其中温度的影响比浓度大;随着目标渗氮厚度的增加,反应所需的特征时间迅速增加;转化速率在不同条件下均随时间的增加而急剧降低。     

P91厚壁钢管混晶组织分析

P91厚壁钢管经金相检验时出现混晶现象，导致钢管的高温性能降低.对钢管热处理工艺、坯料种类和热轧过程中组织变化进行分析，结果表明:P91锻坯和连铸坯的种类不同并不会导致组织差异；钢管热轧后出现明显的混晶组织，仅通过传统正火+回火热处理工艺不能得到最优组织形态.将钢管的非平衡组织先转变为平衡组织，然后进行合理的热处理可有效优化组织均匀性;在同样的热轧工艺参数下，毛管中未出现混晶，而荒管中晶粒却发生了异常长大，则皮尔格轧制阶段为混晶的萌生阶段和改善组织均匀性的重要阶段.     

S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀研究

利用高温高压反应釜研究油田常用的四种S135钢在含CO2聚合物钻井液中腐蚀行为。结果表明,平均腐蚀速率随温度或CO2分压增大而先增大然后降低;随流速增大而升高。S135钢在动态液相中的平均腐蚀速率远大于动态气相,无论在液相还是气相S135钢平均腐蚀严重情况依次为S135（A）＞S135（B）＞S135（C）＞S135（D）。该实验条件下（温度为100℃,CO2分压为3MPa,流速为2m/s,腐蚀时间为96h）,S135钢气相局部腐蚀比较轻微,其点蚀系数介于1.12~1.49,液相局部腐蚀比较严重,其点蚀系数介于1.40~5.22。用聚合物钻井液钻遇高含CO2气层时,建议采用S135（D）钻杆,最好不用S135（A）或S135（B）钻杆。     

高温渗氮工艺对无镍不锈钢模拟体液环境下耐蚀性的影响

文章采用高温渗氮工艺得到高氮无镍不锈钢,以提高医用不锈钢的安全性和耐蚀性。实验结果表明:渗氮层氮质量分数可达1.0%,与原材料相比氮质量分数增加了2倍;在0.9%NaCl生理盐水和模拟血浆溶液中具有优异的耐蚀性,在加热温度1 200℃、氮气压力0.3MPa、保温时间24h条件下得到的高氮奥氏体不锈钢在0.9%NaCl生理盐水中的点蚀电位约1 200mV,大大高于渗氮前(约320mV)的水平。     

临界氮势控制及影响因素

应用氮势进行可控渗氮时,须用不同温度下出现化合物相的临界氮势曲线,作为可控渗氮工艺的主要依据。本文在建立临界氮势曲线计算方法及结果基础上,分析温度、时间、合金元素含量、渗氮气氛对临界氮势曲线的影响,得出结论:调整渗氮温度、渗氮气氛和氨流量,通过气氛氮势的变化,可有效地控制化合物层的形成。     

Variation and optimization of acid-dissolved aluminum content in stainless steel

As a key step in secondary refining, the deoxidation process in clean stainless steel production is widely researched by many scholars. In this study, vacuum oxygen decarburization (VOD) deoxidation refining in a 40-t electric arc furnace + VOD + ingot casting process was analyzed and optimized on the basis of Al deoxidation of stainless steel and thermodynamic equilibrium reactions between the slag and steel. Under good stirring conditions in VOD, the deoxidation reaction reaches equilibrium rapidly, and the oxygen activity in the bulk steel is controlled by the slag composition and Al content. A basicity of 3–5 and an Al content greater than 0.015wt% in the melt resulted in an oxygen content less than 0.0006wt%. In addition, the dissolved oxygen content decreased slightly when the Al content in the steel was greater than 0.02wt%. Because of the equilibrium of the Si–O reaction between the slag and steel, the activity of SiO₂ will increase while the Si content increases; thus, the Si content should be lowered to enable the formation of a high-basicity slag. A high-basicity, low-Al₂O₃ slag and an increased Si content will reduce the Al consumption caused by SiO₂ reduction.     

钢的辉光离子渗铝研究

本文用辉光离子氮化炉进行离子渗铝工艺探讨。研究了工业纯铁、20钢、45钢辉光离子渗铝层生长规律,测定了渗层铝浓度分布和显微硬度分布。结果得出了完全可以利用辉光离子氮化炉进行离子渗铝,实现一炉多作用离子轰击大大加速渗铝过程的重要结论。     

离子渗氮中的反应扩散与渗氮速度

根据夏立芳和Jost的反应扩散模型 ,选择典型材料 ,通过改变渗氮饱和条件获得不同表面化合物相组分 ,计算出氮原子在γ′相中的扩散系数Dγ′.结果表明 ,离子渗氮时 ,Dγ′ 约为α相中的 1/ 10 ,是气体渗氮时的 2 5倍以上 ,在实验上验证了理论分析 .对INTC的快渗机制作出更明确的解释 ,并指出控制表面饱和条件 ,使表面形成有利的反应化合物相组分或结构组态是实现钢的深层快渗的有效技术途径 .     

Q235钢密封罐法稀土催渗氮化层的组织与耐蚀性能

针对常规气体渗氮工艺氮原子扩散速度慢的问题,采用密封罐法,以尿素为渗氮剂、稀土做催渗剂,对Q235钢进行570 ℃×4 h渗氮实验.利用金相显微镜、X射线衍射仪和电化学工作站,研究分别加入1、3和5 mL稀土时,渗氮层的组织和耐蚀性能.结果表明：稀土催渗能增加渗氮层中白亮层厚度,并明显改善氮化层的耐蚀性能.但稀土加入较多达5 mL时,组织开始疏松,加3 mL稀土时白亮层组织致密,耐蚀性能较佳.Q235钢渗氮层主要由ε-Fe3N相和γ ＇-Fe4N相组成,与常规氮化相比,加稀土催渗后,氮化层中ε相数量增加.密封罐法可以实现Q235钢的快速渗氮,在尿素渗剂中加入稀土后能明显增加渗氮层厚度,并改善耐蚀性能.     

45~#钢微孔陶瓷化及其摩擦磨损性能研究

金属的软氮化是金属表面强化的一种化学热处理方法,通过加热试样到实验所需的温度时进行适当的保温,使氮离子、碳离子渗入到金属的表面。通过干滑动摩擦试验方法,对在不同渗氮温度和渗氮时间条件下45#钢进行摩擦磨损试验,得出了硬度变化曲线和摩擦系数变化曲线,对比分析了各种条件下的磨损量,并与未处理试样进行比较分析。结果表明,渗氮处理的45#钢比未处理的45#钢具有较强的硬度和耐磨性,而且随着渗氮时间的增加和渗氮温度的升高,45#钢的耐磨性和硬度都有所增加,摩擦系数则有所减小。     

轴承钢连铸坯碳偏析的形成机理及影响因素

对高碳铬轴承钢连铸坯白亮带和中心碳偏析的形成机理及其影响因素进行了系统的分析研究,提出了改善偏析的措施。同时进行了连铸钢与模铸钢内在质量和疲劳性能的对比试验。结果表明,连铸轴承钢坯存在轻微的碳偏析,其材质的疲劳寿命达到了模铸钢的水平。