钇处理超纯铁素体不锈钢中TiN及凝固组织细化机制研究

作     者：宋虎翼 周星志 王德永 侯栋 屈天鹏 田俊 SONG Huyi;ZHOU Xingzhi;WANG Deyong;HOU Dong;QU Tianpeng;TIAN Jun

作者机构：苏州大学钢铁学院江苏苏州215021 

出 版 物：《钢铁研究学报》 (Journal of Iron and Steel Research)

年 卷 期：2025年第37卷第1期

页      面：86-97页

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金面上资助项目(52274339) 苏州大学大学生创新创业训练计划资助项目(202210285159Y) 

主　　题：超纯铁素体不锈钢 钇处理 TiN 凝固组织 界面润湿-晶格错配非均匀形核模型 

摘      要：为了完整地揭示钇(Y)在超纯铁素体不锈钢中的作用,在低Y处理的基础上进行了高Y处理实验,3组平行实验Y添加量(质量分数)分别为0%(空白样)、0.016%(Y4样)和0.03%(Y5样)。TiN夹杂物检测结果表明,添加质量分数为0.016%Y后,钢中夹杂物的形貌和基本类型不发生改变,但是TiN夹杂物平均尺寸由4.33μm降至3.35μm,数量密度由59.18 mm^(-2)提高至190.01 mm^(-2)。通过机制分析,发现TiN细化主要归因于氧化物粒子数量增多。Y处理后,由于形核壁垒降低,得到了细化的凝固组织,并且钢中Y质量分数为0.016%时,等轴晶率由15.27%提高至37.12%,提高了21.85%;平均晶粒尺寸由3.202 mm降至2.074 mm,晶粒细化效率为35.23%。基于界面润湿-晶格错配非均匀形核模型,深入揭示了Y处理超纯铁素体不锈钢晶粒细化机制:TiN的数量密度(N_(TiN))越高,临界形核过冷度(ΔT_(c))越小,则实际的δ-Fe的非均匀形核率(I_(heter))越大,最终的凝固组织等轴晶率越高、晶粒尺寸越小。