邓振强等：FeCrAl不锈钢的平衡凝固相变与析出行为 ·713· 而升高，Cr,C,向CrC,转变的温度随着A1含量的增大 图3(a)~(c)所示. 而降低，因此，Al含量的提高扩大了aδe+Cr,C,的稳 由图3可知，C含量的变化也只对该体系相变温 定区.σ相的析出温度随着A!含量的提高而降低，σ 度产生影响，不会影响平衡相组成和相变路径.C,C, 相的分解温度几乎不受A!含量的影响，这表明A!含 的平衡析出温度几乎不受Cr含量的影响，但是Cr,C, 量提高能够缩小σ相稳定存在的温度范围，抑制有害 向Cr,C,转变的温度随着Cr含量的增大而提高.Cr 相σ相的析出.α'相的析出温度也随着Al含量的提 含量的提高可以扩大σ相和a'相的稳定区，σ相和α' 高而降低，这与相关文献[，5,2]的研究结果是一致的. 相的析出温度都随C含量的提高而提高，σ相的分解 Li等研究表明Fe-Cr合金中加人Al所导致的相分 温度几乎不受C含量的影响.因此，为控制因σ相析 解主要由于Al对a'相形成能的影响.A会抑制α和 出而导致的铁素体不锈钢热塑性恶化，应适当控制不 α'相的分离，并且会降低α'相的稳定性，将α+α'相相 锈钢中的Cr含量. 线向高Cr含量范围迁移. 2.3wc-T垂直截面图 通过以上分析可知，对于Fe-(18~21)Cr(3~ 为分析C对Fe-Cr-Al-C-Si-Mn多元系在不同温 5)Al-0.03C-0.2Si-0.2Mn体系Al含量的变化只是对 度下的平衡相组成和相变的影响，运用Thermo--calc软 相变温度产生影响，不会影响平衡相组成和相变路径， 件计算不同l、Cr含量的心c-T垂直截面图，并以C的 但如果A!含量继续降低，可能导致冷却过程中Cr,C, 质量分数w为横轴，温度T为纵轴，选择合适的坐标 不会析出 轴尺度绘图. 2.2wc-T垂直截面图 首先分别计算得到w1为3%、4%和5%的Fe 采用以上同样的方法计算得到A1质量分数心u为 20C-(3~5)A1-(0~0.03)C-0.2Si-0.2Mn体系300~ 3%、4%和5%时，25~1200℃的心。-T垂直截面图如 1200℃的wc-T垂直截面图如图4(a)~(c)所示. 1200 (a) a&Fe a&Fe 1100 1100 1000-a8Fe+Cr.C. 1000 a8Fe+Cr,C 900 900 2800 a8Fe+CraCo 800 a6Fe+CrzCs 700 700 600 600 a8Fe+CraC.+a 500 aòFe+CrC6+o 500 a8Fe+CrC+o+a" a8Fe+Cr,C.+o+o 400 caδFe+CraC+a' 400 aδFe+Cr,C+e' 30 18 19 20 21 19 20 21 铬质量分数% 铬质量分数/% 1200 (e) 1100 a8Fe 1000 aaFe+Cr,Ca 900 800 o5Fe+CrxC. 700 600 a8Fe+CraC+o 500 Q8Fe+Cr,C.+o+a 400F a8Fe+CrzC.+o' 200 19 20 21 铬质量分数/% 图3Fe-xCr-(3~5)Al-0.03C-0.2Si-0.2Mn体系垂直截面图.(a)wM=3%;(b)wM=4%;(c)01=5% Fig.3 Vertical sections of Fe-xCr-(3-5)Al-0.03C-0.2Si-0.2Mn system:(a)l =3%;(b)l =4%;(c)Al=5%邓振强等: FeCrAl 不锈钢的平衡凝固相变与析出行为 而升高,Cr7C3向 Cr23C6转变的温度随着 Al 含量的增大 而降低,因此,Al 含量的提高扩大了 琢啄Fe + Cr7C3的稳 定区. 滓 相的析出温度随着 Al 含量的提高而降低,滓 相的分解温度几乎不受 Al 含量的影响,这表明 Al 含 量提高能够缩小 滓 相稳定存在的温度范围,抑制有害 相 滓 相的析出. 琢忆相的析出温度也随着 Al 含量的提 高而降低,这与相关文献[13,15,22]的研究结果是一致的. Li 等[16]研究表明 Fe鄄鄄Cr 合金中加入 Al 所导致的相分 解主要由于 Al 对 琢忆相形成能的影响. Al 会抑制 琢 和 琢忆相的分离,并且会降低 琢忆相的稳定性,将琢 + 琢忆相相 线向高 Cr 含量范围迁移. 图 3 Fe鄄鄄 xCr鄄鄄 (3 ~ 5)Al鄄鄄0郾 03C鄄鄄0郾 2Si鄄鄄0郾 2Mn 体系垂直截面图. (a) wAl = 3% ; (b) wAl = 4% ; (c) wAl = 5% Fig. 3 Vertical sections of Fe鄄鄄 xCr鄄鄄 (3鄄鄄5)Al鄄鄄0郾 03C鄄鄄0郾 2Si鄄鄄0郾 2Mn system: (a) wAl = 3% ; (b) wAl = 4% ; (c) wAl = 5% 通过以上分析可知,对于 Fe鄄鄄 (18 ~ 21) Cr鄄鄄 (3 ~ 5)Al鄄鄄0郾 03C鄄鄄0郾 2Si鄄鄄0郾 2Mn 体系 Al 含量的变化只是对 相变温度产生影响,不会影响平衡相组成和相变路径, 但如果 Al 含量继续降低,可能导致冷却过程中 Cr7 C3 不会析出. 2郾 2 wCr 鄄鄄T 垂直截面图 采用以上同样的方法计算得到 Al 质量分数 wAl为 3% 、4% 和 5% 时,25 ~ 1200 益 的 wCr 鄄鄄 T 垂直截面图如 图 3(a) ~ (c)所示. 由图 3 可知,Cr 含量的变化也只对该体系相变温 度产生影响,不会影响平衡相组成和相变路径. Cr7 C3 的平衡析出温度几乎不受 Cr 含量的影响,但是 Cr7 C3 向 Cr23C6转变的温度随着 Cr 含量的增大而提高. Cr 含量的提高可以扩大 滓 相和 琢忆相的稳定区,滓 相和 琢忆 相的析出温度都随 Cr 含量的提高而提高,滓 相的分解 温度几乎不受 Cr 含量的影响. 因此,为控制因 滓 相析 出而导致的铁素体不锈钢热塑性恶化,应适当控制不 锈钢中的 Cr 含量. 2郾 3 wC 鄄鄄T 垂直截面图 为分析 C 对 Fe鄄鄄Cr鄄鄄Al鄄鄄C鄄鄄Si鄄鄄Mn 多元系在不同温 度下的平衡相组成和相变的影响,运用 Thermo鄄鄄calc 软 件计算不同 Al、Cr 含量的 wC 鄄鄄T 垂直截面图,并以 C 的 质量分数 wC为横轴,温度 T 为纵轴,选择合适的坐标 轴尺度绘图. 首先分别计算得到 wAl 为 3% 、4% 和 5% 的 Fe鄄鄄 20Cr鄄鄄 (3 ~ 5)Al鄄鄄 (0 ~ 0郾 03)C鄄鄄 0郾 2Si鄄鄄 0郾 2Mn 体系300 ~ 1200 益的wC 鄄鄄T 垂直截面图如图 4(a) ~ (c)所示. ·713·