低镍316L奥氏体不锈钢方坯铁素体和相分布

摘要

低镍316L奥氏体不锈钢中的镍的质量分数少，使方坯保留了较多残余铁素体，而残余铁素体和析出相直接影响奥氏体不锈钢的热加工性能和表面质量.本研究以镍的质量分数为10%左右的316L奥氏体不锈钢方坯为研究对象，分析了方坯中铁素体和相分布.本研究通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)、电子探针微区分析(EPMA)对316L方坯中的铁素体和析出相特征进行了表征，结合Thermo-Calc热力学计算分析了316L方坯的平衡凝固和Scheil凝固过程.结果表明：316L方坯沿宽度方向铁素体含量呈“M”型分布，表面至85 mm处铁素体的面积分数从4.2%升至10.6%，随后向中心递减至7.8%.方坯的凝固模式为铁素体先凝固析出的FA模式.铁素体形貌在方坯宽度方向由表面到中心经历了从颗粒状、骨骼状到板条状、短棒状的变化.方坯表面的铁素体并没有转变为其他相，方坯内部的高温δ铁素体在凝固结束后的固态相变阶段分解为χ相和σ相，从方坯表面到中心，铁素体向χ相、σ相的转变比例增加：χ相的转变比例由距离表面75 mm处7.9%增加到中心处的13.4%，中心处σ相的转变比例为51%.该研究结果揭示了低镍316L方坯中δ铁素体及其分解产物(χ相、σ相)的分布规律.

关键词

316L奥氏体不锈钢 / 铁素体分布 / 凝固模式 / δ-铁素体 / σ相 / χ相 / 冷却速率 / 连铸方坯

基金资助

教育部“春晖计划”合作科研资助项目（HZKY20220507）; 山西省回国留学人员科研资助项目（2022-040）; 山西省应用基础研究计划面上资助项目（202301D111108）; 山西省研究生创新资助项目（2025XS228）; 山西省大学生创新创业计划资助项目（20250175）