镁钛复合处理对不锈钢凝固组织的影响及机制

摘要：TiN是铁素体不锈钢有效的异质形核剂,但钢中大尺寸的TiN颗粒会对不锈钢板材表面质量带来不利影响。为此,提出依靠镁钛复合处理来细化TiN颗粒及控制宏观晶粒的方法。通过良好气氛保护的电阻炉试验,研究了添加Mg和Ti元素对于铁素体不锈钢宏观铸态组织和TiN颗粒细化效果的影响规律,并对其细化机理进行了详细分析。经研究得知,向铁素体不锈钢中添加了微量Mg和Ti元素后试样宏观等轴晶比例由37%提高至50%,TiN颗粒平均尺寸由处理前的5μm细化至2μm。镁钛复合处理后,钢液中形成的MgO和MgAl2O4与TiN之间的晶格错配度很低,分别为1.14和5.29,均属于有效形核范围,可以成为TiN异质形核核心,促进在晶内均匀析出更多的TiN。同时基于TiN与铁素体相之间的良好的晶格匹配关系,其进一步促进了δ-Fe形核,从而有效细化了铁素体宏观组织,这将有利于提高铁素体不锈钢力学性能和表面质量。