158 北京科技大学学报 第33卷 表1试验钢的成分（质量分数） Table 1 The chemical composition of steel 0 试验钢 C Si Mn P Cr Cu Ti Nb Al Ti+Nb 18 0.0120.45 0.170.0060.00421.230.330.400.01100.39 <0.010.026 0.39 2 0.010 0.45 0.160.0070.004 21.210.32 0.400.0082<0.010.280.010 0.28 2结果与讨论 样的等轴晶比例和晶粒尺寸.由图可知，单钛稳 定条件下(Ti0.39%),钢样等轴晶比例为 2.1高纯铁素体不锈钢的凝固组织分析 50.78%,等轴晶平均晶粒直径为2094μm,柱状 图1为铌钛单稳定条件下1·与2"钢样的凝 晶平均晶粒直径为860um.单铌稳定条件下(Nb 固组织照片.从图中可以看到单钛稳定相对单铌 0.28%),钢样等轴晶比例为42.10%，等轴晶平 稳定的铁素体不锈钢等轴晶比例更高，晶粒尺寸 均晶粒直径为1475μm,柱状晶平均晶粒直径 更大.图2给出了铌钛单稳定条件下1与2钢 742μm. 10mm 10 mm 图1铌钛单稳定条件下钢样凝固组织照片.(a)单钛稳定的1*钢(Ti0.39%):(b)单铌稳定的1*钢(Nb0.28%) Fig.1 The solidified structure of steel stabilized with Ti and Nb,respectively 2400 2.2高纯铁素体不锈钢中夹杂物的分析 ☐等轴的尺寸 60 2094 50.78% 柱状晶尺寸 图3为金相显微镜和扫描电镜下单钛稳定的 2000 等轴品比例 50 42.10% 1钢中夹杂物.由图可知，单钛稳定条件下钢中夹 ⊥60 1475 40 杂物分布较为均匀，形状多为立方状或四方状，尺寸 1200 30 屋土吉 较大，通常在5μm左右.通过扫描电镜发现单钛稳 860 80n 742 定的1钢中既有单一的TN夹杂（如图4），也有 Al、Ti、N系复合夹杂物（如图5）.这是因为加入的 400 10 合金中含有少量氧化铝且氧化铝的析出温度比氮化 钛高，在凝固过程中氧化铝优先形核，T的碳氨化 并钛稳的倒 单记稳定的2钢 钢样标号 物以氧化铝为核心开始析出 图2铌钛单稳定条件下钢样等轴品比例及品粒尺寸 图6为金相显微镜下单铌稳定的2"钢中的 Fig.2 The isometric crystal ratio and size of steel stabilized with Ti 夹杂物.由图可以看到，钢中夹杂物数量较多，分 and Nb,respectively 布比较均匀，为较小球形夹杂，尺寸大约为2~3 1004m 10 jm 图3金相显微镜和扫描电镜下1“钢中的夹杂物形貌 Fig.3 The morphology of inclusions in steel 1*北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 表 1 试验钢的成分( 质量分数) Table 1 The chemical composition of steel % 试验钢 C Si Mn P S Cr Ni Cu N Ti Nb Al Ti + Nb 1# 0. 012 0. 45 0. 17 0. 006 0. 004 21. 23 0. 33 0. 40 0. 011 0 0. 39 ＜ 0. 01 0. 026 0. 39 2# 0. 010 0. 45 0. 16 0. 007 0. 004 21. 21 0. 32 0. 40 0. 008 2 ＜ 0. 01 0. 28 0. 010 0. 28 2 结果与讨论 2. 1 高纯铁素体不锈钢的凝固组织分析 图 1 为铌钛单稳定条件下 1 # 与 2 # 钢样的凝 固组织照片． 从图中可以看到单钛稳定相对单铌 稳定的铁素体不锈钢等轴晶比例更高，晶粒尺寸 更大． 图 2 给出了铌钛单稳定条件下 1 # 与 2 # 钢 样的等轴晶比例和晶粒尺寸． 由图可知，单钛稳 定 条 件 下 ( Ti 0. 39% ) ，钢 样 等 轴 晶 比 例 为 50. 78% ，等轴晶平均晶粒直径为 2 094 μm，柱状 晶平均晶粒直径为 860 μm． 单铌稳定条件下( Nb 0. 28% ) ，钢样等轴晶比例为 42. 10% ，等轴晶平 均晶粒直 径 为 1 475 μm，柱 状 晶 平 均 晶 粒 直 径 742 μm． 图 1 铌钛单稳定条件下钢样凝固组织照片． ( a) 单钛稳定的 1# 钢 ( Ti 0. 39% ) ; ( b) 单铌稳定的 1# 钢 ( Nb 0. 28% ) Fig． 1 The solidified structure of steel stabilized with Ti and Nb，respectively 图 3 金相显微镜和扫描电镜下 1# 钢中的夹杂物形貌 Fig． 3 The morphology of inclusions in steel 1# 图 2 铌钛单稳定条件下钢样等轴晶比例及晶粒尺寸 Fig． 2 The isometric crystal ratio and size of steel stabilized with Ti and Nb，respectively 2. 2 高纯铁素体不锈钢中夹杂物的分析 图 3 为金相显微镜和扫描电镜下单钛稳定的 1# 钢中夹杂物． 由图可知，单钛稳定条件下钢中夹 杂物分布较为均匀，形状多为立方状或四方状，尺寸 较大，通常在 5 μm 左右． 通过扫描电镜发现单钛稳 定的 1# 钢中既有单一的 TiN 夹杂( 如图 4) ，也有 Al、Ti、N 系复合夹杂物( 如图 5) ． 这是因为加入的 合金中含有少量氧化铝且氧化铝的析出温度比氮化 钛高，在凝固过程中氧化铝优先形核，Ti 的碳氮化 物以氧化铝为核心开始析出． 图 6 为金相显微镜下单铌稳定的 2 # 钢中的 夹杂物． 由图可以看到，钢中夹杂物数量较多，分 布比较均匀，为较小球形夹杂，尺寸大约为 2 ～ 3 ·158·