,1550 北京科技大学学报 第31卷 AI和N2的摩尔生成自由能，为温度的多项式 出现的平衡析出相及平衡析出相的成分，并针对基 1.2合金体系设定 础成分同时考虑冶炼成分的波动来研究C、Cr、Mo 计算时，合金体系物质的量为1mol,参考状态 和Nb对各析出相的影响规律，以模拟实际冶金过 温度为298.15K,压强为105Pa,温度以摄氏温度 程中的质量控制问题，合金含量变化为（质量分 (℃)输入·合金体系的各组元按质量分数输入，数 数，%)：C(0.18-0.20-0.22-0.24-0.26)、 据库为TCFE3,用Thermo-Cale软件计算R5系泊 Cr(1.65-1.80-1.95-2.10-2.25)、Mo(0-0.3- 链钢（基础成分见表1）在400~1600℃范围内可能 0.45-0.6)、Nb(00.0-0.02-0.03-0.04) 表1R5系泊链钢基础化学成分（质量分数） Table I Basic chemical composition of R5 offshore mooring chain steel % C Si Mn Cr Mo Ni Nb N Alt Cu 0.22 0.32 0.75 1.95 0.45 0.8 0.02 0.008 0.06 0.12 0.8%Ni0.02%Nb0.008%N-0.06%A1-0.12%Cu 2计算结果与分析 的R5系泊链钢平衡析出相的类型与摩尔分数随温 2.1热力学平衡相 度的变化如图1所示，图1中(b)和(c)均为(a)的局 经热力学计算得出基础成分为0.22%C一 部放大图 0.32%si-0.75%Mn-1.95%Cr-0.45%Mo- 由图1可知：在温度为4001600℃的范围内， 1.0 40 a 45 0.8 3 AIN 30 MX M.C. 20 20 MC 0.2 AIN MC M C MX AIN 400 800 1200 1600 400 500 600 700 800 400 600 800 10001200 温度℃ 温度心 温度℃ 图1R5系泊链钢中平衡相与温度的关系，(a)平衡相与温度关系：(b)图1(a)的局部放大；(c)图1(b)的局部放大 Fig.I Relation between temperature and equilibrium phases in R5 offshore mooring chain steel:(a)relation between temperature and equilibrium phases:(b)local magnification of Fig-1(a):(c)local magnification of Fig.1(b) R5系泊链钢的主要平衡析出相为M23C6、MC、MX 明了M23C6相主要在a铁素体区域析出.在M23C6 和AIN相.其中，碳化物以M3C6和M6C型为主， 相数量开始增加的同时，M6C相的数量开始下降， MX相的含量相对较少，此外还有少量的A1N相存 700℃时全部溶于α铁素体中，这是由于M23C6相 在，MX相是一个高温稳定相，在1100℃时才全部 和M6C相的主要组成元素均为Fe、C、Cr和Mo,在 溶解. 元素总量一定的前提下，MsC6相数量增加的同时 从低温向高温转变过程中，730℃以下，钢中以 导致了M6C相数量的减少.在400~800℃这一温 α铁素体为主，未见奥氏体出现；从730℃开始发生 度范围内，MX和A1N相的数量无明显变化；从 α铁素体向奥氏体转变；当温度达到850℃时转变彻 8O0℃开始，随温度升高，A1N相的数量呈缓慢下降 底完成，实验钢完全奥氏体化.从400℃开始， 趋势，当温度升至1150℃时A1N全部溶于奥氏体 M23C6相的数量即开始逐渐增加；当温度达到700℃ 中；而MX相的含量则从800℃开始缓慢减少，到 时，M23C6相的数量达到峰值；在之后的30℃内随 920℃时开始急剧下降，其摩尔分数在2.45×10-4 温度增加M23C相的数量基本保持不变，到730℃ 以下，到1100℃时MX相全部溶于奥氏体中，这说 时M23C6相的数量开始急剧下降，同时α铁素体开 明MX相和A1N相均是比较稳定的高温相，且在相 始向奥氏体转变，奥氏体数量开始急剧增加；当温度 同温度下，MX相的含量略低于A1N相. 升至780℃时，M23C6相几乎全部消失，这一点也表Al 和 N2 的摩尔生成自由能‚为温度的多项式． 1∙2 合金体系设定 计算时‚合金体系物质的量为1mol‚参考状态 温度为298∙15K‚压强为105 Pa‚温度以摄氏温度 （℃）输入．合金体系的各组元按质量分数输入‚数 据库为 TCFE3‚用 Thermo－Calc 软件计算 R5系泊 链钢（基础成分见表1）在400～1600℃范围内可能 出现的平衡析出相及平衡析出相的成分‚并针对基 础成分同时考虑冶炼成分的波动来研究 C、Cr、Mo 和 Nb 对各析出相的影响规律‚以模拟实际冶金过 程中的质量控制问题．合金含量变化为（质量分 数‚％）：C （0∙18－0∙20－0∙22－0∙24－0∙26）、 Cr （1∙65－1∙80－1∙95－2∙10－2∙25）、Mo （0－0∙3－ 0∙45－0∙6）、Nb （0－0∙01－0∙02－0∙03－0∙04）． 表1 R5系泊链钢基础化学成分（质量分数） Table1 Basic chemical composition of R5offshore mooring chain steel ％ C Si Mn Cr Mo Ni Nb N Alt Cu 0∙22 0∙32 0∙75 1∙95 0∙45 0∙8 0∙02 0∙008 0∙06 0∙12 2 计算结果与分析 2∙1 热力学平衡相 经热 力 学 计 算 得 出 基 础 成 分 为 0∙22％ C－ 0∙32％Si －0∙75％ Mn－1∙95％ Cr －0∙45％ Mo － 0∙8％Ni－0∙02％Nb－0∙008％N－0∙06％Al－0∙12％Cu 的 R5系泊链钢平衡析出相的类型与摩尔分数随温 度的变化如图1所示‚图1中（b）和（c）均为（a）的局 部放大图． 由图1可知：在温度为400～1600℃的范围内‚ 图1 R5系泊链钢中平衡相与温度的关系．（a） 平衡相与温度关系；（b） 图1（a）的局部放大；（c） 图1（b）的局部放大 Fig．1 Relation between temperature and equilibrium phases in R5offshore mooring chain steel：（a） relation between temperature and equilibrium phases；（b） local magnification of Fig．1（a）；（c） local magnification of Fig．1（b） R5系泊链钢的主要平衡析出相为 M23C6、M6C、MX 和 AlN 相．其中‚碳化物以 M23C6 和 M6C 型为主‚ MX 相的含量相对较少‚此外还有少量的 AlN 相存 在‚MX 相是一个高温稳定相‚在1100℃时才全部 溶解． 从低温向高温转变过程中‚730℃以下‚钢中以 α铁素体为主‚未见奥氏体出现；从730℃开始发生 α铁素体向奥氏体转变；当温度达到850℃时转变彻 底完成‚实验钢完全奥氏体化．从 400℃ 开始‚ M23C6相的数量即开始逐渐增加；当温度达到700℃ 时‚M23C6 相的数量达到峰值；在之后的30℃内随 温度增加 M23C6 相的数量基本保持不变‚到730℃ 时 M23C6 相的数量开始急剧下降‚同时α铁素体开 始向奥氏体转变‚奥氏体数量开始急剧增加；当温度 升至780℃时‚M23C6 相几乎全部消失‚这一点也表 明了 M23C6 相主要在α铁素体区域析出．在 M23C6 相数量开始增加的同时‚M6C 相的数量开始下降‚ 700℃时全部溶于α铁素体中．这是由于 M23C6 相 和 M6C 相的主要组成元素均为 Fe、C、Cr 和 Mo‚在 元素总量一定的前提下‚M23C6 相数量增加的同时 导致了 M6C 相数量的减少．在400～800℃这一温 度范围内‚MX 和 AlN 相的数量无明显变化；从 800℃开始‚随温度升高‚AlN 相的数量呈缓慢下降 趋势‚当温度升至1150℃时 AlN 全部溶于奥氏体 中；而 MX 相的含量则从800℃开始缓慢减少‚到 920℃时开始急剧下降‚其摩尔分数在2∙45×10－4 以下‚到1100℃时 MX 相全部溶于奥氏体中‚这说 明 MX 相和 AlN 相均是比较稳定的高温相‚且在相 同温度下‚MX 相的含量略低于 AlN 相． ·1550· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷