第6期 黄福祥等：薄带连铸AISI304不锈钢中铁素体行为 ·641· 态从细小的胞状晶转变为树枝晶生长.树枝晶区二 奥氏体，残留铁素体位于细小胞状奥氏体之间并 次枝晶间距为4~10um,平均为6um,根据Schubert 呈棒状分布，图中呈点簇状的残留铁素体是由于其 等@推荐的二次枝晶间距与冷却速率之间的关系 生长方向与观察面角度不同所致.图2(b)为薄带 式可估算出薄带树枝晶区的平均速率为246Ks1. 树枝晶区内的残留铁素体形貌，此时AISI304不锈 薄带中心区域为近球形和蔷薇形的等轴晶组 钢的初始凝固相为δ铁素体，残留铁素体位于先析 织，其厚度大约为0.3~0.5mm.在双辊薄带连铸过 8铁素体枝晶的一次和二次枝晶干，呈鱼骨状分布， 程中，由于双辊的转动及凝固前沿钢液的相对流动 这主要是以枝品方式生长的先析δ铁素体向奥氏体 速度较大，致使在树枝晶凝固前沿存在大量的游离 转变不完全所致.图2（©）为过渡晶区的残留铁素 晶核；当薄带离开双辊啮合点后，薄带表面的传热系 体形貌，其同时具有树枝晶区和中心等轴晶区内残 数突然降低抑制了枝晶凝固界面的生长)，从而促 留铁素体的形貌特征.图2(d)为中心等轴晶区内 使钢液中细小游离晶核的择优生长，形成中心等轴晶。 的残留铁素体形貌，呈弯曲树枝状分布，且中心区域 2.2AISI304不锈钢薄带中残留铁素体形貌特征 残留铁素体较树枝晶区粗大，这是由于凝固前沿先 薄带断面上不同位置的残留铁素体形貌如图2 析8铁素体在离开啮合点后的长大速度随着薄带中 所示.图2(a)为薄带表层区域的残留铁素体形貌， 心温度逐渐降低而变缓，铁素体向奥氏体扩散转变 由于薄带的表层冷却速度快，其初始凝固相为亚稳 速度变慢所致. a 50m 50m 50m 50m 图2不锈钢薄带中残留铁素体形貌.(a)胞状品区：(b)树枝品区：(c)过渡区：(d)中心等轴晶区 Fig.2 Morphology of retained ferrite in the stainless strip:(a)cellular crystal zone:(b)columnar dendrite zone:(c)transitional zone:(d)cen- tral equiaxed grain zone 图3为通过透射电镜观察到的不锈钢薄带中残 的结晶组织进行分析，其结果如图4(a)所示，不同 留铁素体形貌.在透射电镜下不锈钢薄带中残留铁 的颜色代表不同的晶粒取向.由此可见在薄带的中 素体形貌主要有两种：一种为棒状，另外一种呈骨头 心区域存在很多小角度品界，薄带中心区域发生了 状.观察结果与Hunter等的研究结果一致). 明显的塑性变形，表明薄带在铸辊啮合点处受到了 2.3残留铁素体数量 一定的铸轧变形.图4(b)为残留铁素体(bcc结构) 为了定量地研究AISI304不锈钢薄带不同凝 的分布情况，其中白色为铁素体，红色为基体.在薄 固组织中残留铁素体的含量，采用电子背散射衍 带的树枝品区残留铁素体的含量相对较少，而在薄 射分析及X射线衍射分析两种检测手段对薄带不 带的中心区域其残留铁素体的含量明显增加 同凝固组织中的残留铁素体含量进行了定性和定 为了更清楚地显示薄带不同凝固组织中残留铁 量分析. 素体含量的差异，采用X射线衍射分析方法对薄带 采用电子背散射衍射分析技术对薄带中心区域 不同凝固组织中的相进行了分析，检测结果如图5第 6 期 黄福祥等: 薄带连铸 AISI304 不锈钢中铁素体行为 态从细小的胞状晶转变为树枝晶生长． 树枝晶区二 次枝晶间距为4 ～ 10 μm，平均为6 μm，根据 Schubert 等［10］推荐的二次枝晶间距与冷却速率之间的关系 式可估算出薄带树枝晶区的平均速率为 246 K·s － 1 ． 薄带中心区域为近球形和蔷薇形的等轴晶组 织，其厚度大约为 0. 3 ～ 0. 5 mm． 在双辊薄带连铸过 程中，由于双辊的转动及凝固前沿钢液的相对流动 速度较大，致使在树枝晶凝固前沿存在大量的游离 晶核; 当薄带离开双辊啮合点后，薄带表面的传热系 数突然降低抑制了枝晶凝固界面的生长［7］，从而促 使钢液中细小游离晶核的择优生长，形成中心等轴晶． 2. 2 AISI304 不锈钢薄带中残留铁素体形貌特征 薄带断面上不同位置的残留铁素体形貌如图 2 所示． 图 2( a) 为薄带表层区域的残留铁素体形貌， 由于薄带的表层冷却速度快，其初始凝固相为亚稳 奥氏体［11］，残留铁素体位于细小胞状奥氏体之间并 呈棒状分布，图中呈点簇状的残留铁素体是由于其 生长方向与观察面角度不同所致． 图 2( b) 为薄带 树枝晶区内的残留铁素体形貌，此时 AISI304 不锈 钢的初始凝固相为 δ 铁素体，残留铁素体位于先析 δ 铁素体枝晶的一次和二次枝晶干，呈鱼骨状分布， 这主要是以枝晶方式生长的先析 δ 铁素体向奥氏体 转变不完全所致． 图 2( c) 为过渡晶区的残留铁素 体形貌，其同时具有树枝晶区和中心等轴晶区内残 留铁素体的形貌特征． 图 2( d) 为中心等轴晶区内 的残留铁素体形貌，呈弯曲树枝状分布，且中心区域 残留铁素体较树枝晶区粗大，这是由于凝固前沿先 析 δ 铁素体在离开啮合点后的长大速度随着薄带中 心温度逐渐降低而变缓，铁素体向奥氏体扩散转变 速度变慢所致． 图 2 不锈钢薄带中残留铁素体形貌 . ( a) 胞状晶区; ( b) 树枝晶区; ( c) 过渡区; ( d) 中心等轴晶区 Fig． 2 Morphology of retained ferrite in the stainless strip: ( a) cellular crystal zone; ( b) columnar dendrite zone; ( c) transitional zone; ( d) cen￾tral equiaxed grain zone 图 3 为通过透射电镜观察到的不锈钢薄带中残 留铁素体形貌． 在透射电镜下不锈钢薄带中残留铁 素体形貌主要有两种: 一种为棒状，另外一种呈骨头 状． 观察结果与 Hunter 等的研究结果一致［11］． 2. 3 残留铁素体数量 为了定量地研究 AISI304 不锈钢薄带不同凝 固组织中残留铁素体的含量，采用电子背散射衍 射分析及 X 射线衍射分析两种检测手段对薄带不 同凝固组织中的残留铁素体含量进行了定性和定 量分析． 采用电子背散射衍射分析技术对薄带中心区域 的结晶组织进行分析，其结果如图 4( a) 所示，不同 的颜色代表不同的晶粒取向． 由此可见在薄带的中 心区域存在很多小角度晶界，薄带中心区域发生了 明显的塑性变形，表明薄带在铸辊啮合点处受到了 一定的铸轧变形． 图4( b) 为残留铁素体( bcc 结构) 的分布情况，其中白色为铁素体，红色为基体． 在薄 带的树枝晶区残留铁素体的含量相对较少，而在薄 带的中心区域其残留铁素体的含量明显增加． 为了更清楚地显示薄带不同凝固组织中残留铁 素体含量的差异，采用 X 射线衍射分析方法对薄带 不同凝固组织中的相进行了分析，检测结果如图 5 ·641·