Investigation of Composition Uniformity Control of Low Cost Corrosion Resistant High Strength Stainless Steel

Wang Xiaohui; Zhang Xueling; Wang Lin; Liu Zhenbao; Liang Jianxiong; Yang Zhiyong; Tian Shuai; Wang Changjun; Sun Yongqing

doi:10.20057/j.1003-8620.2023-00110

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

Investigation of Composition Uniformity Control of Low Cost Corrosion Resistant High Strength Stainless Steel

Smelting and Solidification | 更新时间：2026-01-21

- Investigation of Composition Uniformity Control of Low Cost Corrosion Resistant High Strength Stainless Steel
- Special Steel Vol. 44, Issue 5, Pages: 69-75(2023)
- 作者机构：
  
  1.钢铁研究总院有限公司特殊钢研究院，北京 100081
  2.钢研纳克检测技术股份有限公司，北京 100081
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2023-00110
  CLC： TF133
- Received：02 June 2023，
  
  Published：01 October 2023
- 稿件说明：
移动端阅览
王晓辉,张雪凌,王林等.低成本耐腐蚀高强度不锈钢的成分均匀性控制研究[J].特殊钢,2023,44(05):69-75.

Wang Xiaohui,Zhang Xueling,Wang Lin,et al.Investigation of Composition Uniformity Control of Low Cost Corrosion Resistant High Strength Stainless Steel[J].Special Steel,2023,44(05):69-75.
王晓辉,张雪凌,王林等.低成本耐腐蚀高强度不锈钢的成分均匀性控制研究[J].特殊钢,2023,44(05):69-75. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00110.

Wang Xiaohui,Zhang Xueling,Wang Lin,et al.Investigation of Composition Uniformity Control of Low Cost Corrosion Resistant High Strength Stainless Steel[J].Special Steel,2023,44(05):69-75. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00110.

摘要

采用Meltflow-VAR模拟仿真手段，研究了真空自耗重熔过程中熔化速率对低成本耐腐蚀高强度不锈钢铸锭熔池形状和宏观偏析的影响规律，熔炼速率从3.2 kg/min增加到6.2 kg/min，金属熔池体积逐渐增加，熔池形貌逐渐由“浅平状”向“U型”再向“深V型”转变；熔炼速率由3.2 kg/min增加到5.2 kg/min，稳态阶段熔池深度由120 mm增加至175 mm，熔速超过5.2 kg/min，熔炼达到稳态所需时间延长，铸锭柱状晶比例增加，合金元素的偏析程度加剧。熔炼速率为4.2 kg/min时，糊状区宽度较窄，稳定熔炼阶段熔池深度为140 mm。对4.2 kg/min熔速下铸锭质量进行评定，该熔速下铸锭不同位置合金成分具有良好的均匀性，低倍组织检测结果显示，铸锭无明显宏观组织缺陷。1 220 ℃均匀化处理4 h后，钢中C、Cr、Ni和Mo的显微偏析得到明显改善。

Abstract

Meltflow-VAR simulation method was used to study the effect of melting rate on the molten pool shape and macro segregation of low-cost corrosion-resistant high-strength stainless steel ingot during vacuum arc remelting， the morphology of molten pool changed form "shallow flat" to "U-shap"， and finally to "deep V-shap"， with the increasing of melting rate from 3.2 kg /min to 6.2 kg /min and the metal pool volume was gradually increased. The depth of molten pool increased from 120 mm to 175 mm with increasing the melting rate from 3.2 kg /min to 5.2 kg/min. When the melting rate exceeded 5.2 kg/min， the time to reach steady state was extended， the proportion of ingot cylindrical crystals increased， and the segregation degree of alloying elements was intensified. 4.2 kg /min was determined as the actual melting rate， the mushy zone width was narrow， and the molten pool depth was 140 mm in the stable melting stage. The metallurgical quality of the ingot remelted at 4.2 kg/min was evaluated， the alloy compositions at different positions of the ingot at the said melting speed had good uniformity， the result of macrostructure inspection showed that there was no obvious macrostructure defects in the ingot. After homogenization at 1 220 ℃ for 4 h， the micro segregation of C， Cr， Ni and Mo elements in the steel was significantly improved .

关键词

Keywords

references

刘振宝，梁剑雄，苏杰，等 . 高强度不锈钢的研究及发展现状［J］. 金属学报， 2020 ， 56 （ 4 ）： 549 - 557 .

王晓辉，罗海文 . 飞机起落架用超高强度不锈钢的研究及应用进展［J］. 材料工程， 2019 ， 47 （ 9 ）： 1 - 12 .

赵锦 . 飞机结构的腐蚀与防护措施研究［J］. 中国金属通报， 2021 （ 8 ）： 150 - 151 .

商兴华 . 海军飞机腐蚀规律探索及腐蚀控制方法探讨［J］. 航空标准化与质量， 2021 （ 5 ）： 39 - 41 .

Yeli G M ， Auger M A ， Wilford K ， et al . Sequential nucleation of phases in a 17-4PH steel： Microstructural characterisation and mechanical properties ［J］. Acta Materialia ， 2017 ， 125 ： 38 - 49 .

Couturier L ， De Geuser F ， Deschamps A . Microstructural evolution during long time aging of 15-5PH stainless steel ［J］. Materialia ， 2020 ， 9 ： 100634 .

张秀丽，陈明昕，刘振宝，等 . 热处理工艺对15-5PH沉淀硬化不锈钢的力学性能与耐蚀性的影响［J］. 钢铁， 2014 ， 49 （ 8 ）： 70 - 75 .

Cui P C ， Yu S F ， Zhou F ， et al . Unveiling the precipitate evolutions and relationships between the nano-precipitates and mechanical properties in PH13-8Mo stainless steel ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2022 ， 856 ： 143986 .

Schober M ， Schnitzer R ， Leitner H . Precipitation evolution in a Ti-free and Ti-containing stainless maraging steel ［J］. Ultramicroscopy ， 2009 ， 109 （ 5 ）： 553 - 562 .

张　良，雍岐龙，梁剑雄，等 . PH13-8Mo高强不锈钢在不同温度时效后的析出相及其对力学性能的影响［J］. 机械工程材料， 2017 ， 41 （ 3 ）： 19 - 23+28 .

Li Y C ， Yan W ， Cotton J D ， et al . A new 1.9 GPa maraging stainless steel strengthened by multiple precipitating species ［J］. Materials & Design ， 2015 ， 82 ： 56 - 63 .

王亚栋，张立峰，张健，等 . 真空自耗熔炼过程宏观偏析的数值模拟［J］. 钢铁研究学报， 2021 ， 33 （ 8 ）： 718 - 725 .

曲敬龙，杨树峰，陈正阳，等 . 真空自耗冶炼过程数值仿真研究进展［J］. 中国冶金， 2020 ， 30 （ 1 ）： 1 - 9 .

汲庆涛，于杰，宁静，等 . USS122G钢锭真空电弧重熔工艺的数值模拟［J］. 钢铁， 2022 ， 57 （ 10 ）： 127 - 138 .

高首磊，徐晓卫，张宏，等．高温均匀化对GH4710镍基合金组织及性能的影响［J］. 特殊钢 . doi： 10.20057/j.1003-8620.2022-00206 http://dx.doi.org/10.20057/j.1003-8620.2022-00206 .

王志刚，文嘉利，杨贵新，等 . GH2907合金VIM+VAR 3 t钢锭1190 ℃均质化过程中Nb和Si的扩散行为［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 4 ）： 17 - 19 .

史咏鑫，李　青，钟庆元，等 . 超级奥氏体不锈钢254SMo的均质化工艺研究［J］. 特殊钢， 2023 ， 44 （ 2 ）： 12 - 16 .

王杨，马党参，杨卯生，等 . 高合金不锈轴承钢真空自耗熔炼数值模拟优化［J］. 中国冶金： 2023 ， 1 - 10 .

Semiatin S L ， McQuay P ， Stucke M ， et al . Homogenization of ingot metallurgy near-gamma titanium aluminides ［J］. MRS Online Proceedings Library ， 1990 ， 213 （ 1 ）： 883 - 888 .

徐海涛，燕春光，张舒展，等 . 奥氏体不锈钢中液析碳化物在高温均匀化过程中的演化［J］. 压力容器， 2022 ， 39 （ 4 ）： 9 - 16 .

刘　毅，胡　锐，胡　敏，等 . Haynes230合金铸锭的均匀化工艺研究［J］. 稀有金属材料与工程， 2008 ， 37 （ 7 ）： 1285 - 1290 .

Views

下载量

CSCD

CNKI被引量

Alert me when the article has been cited

提交

Tools

Publicity Resources

Numerical Simulation and Industrial Experiment of Vacuum Arc Remelting

ϕ

690 mm Large-sized GH4738 Superalloy Ingot

Numerical Simulation of 80 mm Extra-thick Plate Stacking Slow Cooling for EH420 Marine Steel

Numerical Simulation of Solidification Structure for 4J36 Invar Alloy Ingot

Microstructure and Homogenization Process of Large Ingot of As-cast Condition C650R Nickel-based Alloy

Related Author

Zhao Peng

Gui Kaixuan

Qu Jinglong

Yang Shufeng

Cai Qi

Jiang He

Dong Jianxin

Jiang Dongbin

Related Institution

School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing

State Key Laboratory of Advanced Metallurgy， University of Science and Technology Beijing

Beijing CISRI-GAONA Materials and Technology Co. Ltd.

School of Materials， University of Science and Technology Beijing

User Application Technology Research Institute， Citic Pacific Special Special Steel Group Co.，Ltd.， Jiangyin

⁰