低碳马氏体不锈钢热处理过程中夹杂物转变动力学

作     者：黄日清 任英 张立峰 程礼梅 张健 

作者机构：武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室 广西现代职业技术学院智能冶金学院 北京科技大学冶金与生态工程学院 北方工业大学机械与材料工程学院 攀钢集团研究院有限公司特钢所 

出 版 物：《中国冶金》 (China Metallurgy)

年 卷 期：2024年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2023YFB3709900) 国家自然科学基金项目(U22A20171) 中国宝武低碳冶金创新基金项目(BWLCF202315) 攀钢-北科大钒钛研究院科研项目 

主　　题：低碳马氏体不锈钢 热处理 夹杂物 动力学计算 热力学 

摘      要：夹杂物对低碳马氏体不锈钢的力学性能和腐蚀性能有重要影响，已有研究主要针对低碳马氏体不锈钢钢液中夹杂物的控制，对热处理过程中夹杂物转变的相关研究较少。通过实验室热处理试验和动力学计算，揭示了低碳马氏体不锈钢加热过程中夹杂物的转变规律。结果表明，热处理前低碳马氏体不锈钢中夹杂物的主要成分为24%Al2O3-9％MgO-41%CaO-26%SiO2；热处理后，夹杂物中的Al2O3含量增加，CaO含量和SiO2含量降低，MgO含量波动变化。随着热处理温度从900 ℃增加至1 200 ℃，钢中夹杂物的尺寸、面积分数和数密度因夹杂物与钢基体之间的化学反应而产生波动。随着加热温度升高，基体中相关元素在低碳马氏体不锈钢中的扩散系数增加，有利于钢基体与夹杂物发生化学反应，导致夹杂物成分发生的转变概率增加。建立了低碳马氏体不锈钢加热过程中夹杂物转变的动力学模型，模型考虑了元素的扩散和边界层的化学反应，计算了热处理过程中夹杂物成分随时间的变化规律，可以用于预测热处理过程中不同参数对夹杂物成分的影响。