奥氏体不锈钢熔体氮溶解行为的研究.docx

奥氏体不锈钢熔体氮溶解行为的研究尹世友1 ,姜周华1 奥氏体不锈钢熔体氮溶解行为的研究 尹世友1 , 姜周华1 , 阳1 , 梁连科1 , 沈春飞2 , 蒋兴元2 李 (1 . 东北大学材料与冶金学院 , 辽宁 沈阳 110004 ;2 . 宝钢股份有限公司技术中心 , 上海 200431) 摘 要 :在实验室条件下 ,以 304 不锈钢为例 ,研究了奥氏体不锈钢熔体在不同温度和氮分压下气相渗氮过程中 的氮溶解行为 。实验发现 ,氮分压越大其氮的溶解度越大 ,而温度越高则氮的溶解度越小 。分别从热力学和动力 学方面分析 ,建立了热力学和动力学计算公式 ,并通过与实验数据对比发现其精确度均较高 。 关键词 :304 不锈钢 ;氮溶解度 ;热力学计算 ;动力学计算 中图分类号 : T G142 . 25 文献标识码 : A 文章编号 :100629356 (2007) 0320038205 Research on Nitriding Behavior in Austen itic Sta inless Steel Melt YIN Shi2yo u1 , J IA N G Zho u2h ua1 , L I Ya ng1 , L IA N G L ia n2ke1 , S H EN Ch un2f ei2 , J IA N G Xi ng2yua n2 (1 . School of Material s a nd Metall ur gy , No rt hea ster n U niver sit y , Shenya ng 110004 , L iao ning ,Chi na ; 2 . Bao sha n Io r n a nd Steel Co L t d , Stainless Steel Bra nch , Shanghai 200431 , China) Abstract :Nit ro gen di ssolving behavio r in 304 stainle ss steel melt s wa s re searched in la bo rato r y by bubbling nit ro2 gen ga s under diff erent temperat ure a nd p artial p re ssure of nit ro gen. The re sult s sho w t hat nit ro gen sol ubilit y in2 crea ses wit h increa sing of nit ro gen p ressure and decrea sing of temperat ure. Ba sed o n t he t her mo dynamic and ki net2 ic a nalysi s , t he calculatio n equatio ns of nit riding t her mo dyna mics and ki netic s were e stabli shed. co mpa red wit h t he experimental result s in 304 stainle ss st eel melt s , t he calculatio n result s were in goo d agreement wit h t he mea sured val ues. Key words :304 stainle ss st eel ; nit ro gen sol ubilit y ; t her mo dyna mic calculatio n ; kinetic calculatio n 近年来 ,中国不锈钢产业发展迅速 ,其消耗速度 正以每年 25 %以上的速度增长 ,已成为世界第一大 不锈钢消费国[ 1 ] 。目前 ,A OD 是生产不锈钢的主要 精炼手段之一 。A OD 炉采用氩氧混吹 ,消耗大量氩 气 ,生产成本 较高 。其中 氩 气费 用要 占 A OD 法生 产不锈钢成本的 40 %左右 。现国内外 已研 究 出前 期用粗氩 ( 98 %A r 、2 %N2 ) 或氮气来代替纯氩进行 精炼 ,大幅度 降低 了 氩气 消耗 。因此 A OD 炉 冶炼 控氮不锈钢和含氮不锈钢时 ,如何使精炼终点氮控 制在要求的目标范围内是一复杂的问题 。本文主要 以 304 不锈钢为例 ,研究了奥氏体不锈钢熔体在不 同温度和氮分压下气相渗氮过程中的氮溶解行为 , 并进行了热力学和动力学分析比较 。 计了气体氮的配气 、控制和计量系统以及渗氮方式 。 实验装置见图 1 。 实 验 钢 种