The Effect and Control of Rare Earth Ce on Carbonitrides Precipitation in 441 Ferritic Stainless Steel

Xie Kang; Mo Jinqiang; Zhang Wei; Wang Lijun

doi:10.20057/j.1003-8620.2024-00073

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The Effect and Control of Rare Earth Ce on Carbonitrides Precipitation in 441 Ferritic Stainless Steel

Product Research and Development | 更新时间：2025-05-09

- The Effect and Control of Rare Earth Ce on Carbonitrides Precipitation in 441 Ferritic Stainless Steel
- Special Steel Vol. 45, Issue 6, Pages: 1-7(2024)
- 作者机构：
  
  1.北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心，北京 100083
  2.山西太原钢铁股份有限公司技术中心，太原，030003
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2024-00073
  CLC： TG142.1
- Received：26 March 2024，
  
  Published：30 November 2024
- 稿件说明：
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谢康,莫金强,张威等.稀土Ce对441铁素体不锈钢碳氮化物析出的影响与控制[J].特殊钢,2024,45(06):1-7.

Xie Kang,Mo Jinqiang,Zhang Wei,et al.The Effect and Control of Rare Earth Ce on Carbonitrides Precipitation in 441 Ferritic Stainless Steel[J].Special Steel,2024,45(06):1-7.
谢康,莫金强,张威等.稀土Ce对441铁素体不锈钢碳氮化物析出的影响与控制[J].特殊钢,2024,45(06):1-7. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00073.

Xie Kang,Mo Jinqiang,Zhang Wei,et al.The Effect and Control of Rare Earth Ce on Carbonitrides Precipitation in 441 Ferritic Stainless Steel[J].Special Steel,2024,45(06):1-7. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2024-00073.

摘要

通过高温热态模拟实验和热力学计算，考察了不同Ce含量微合金化对441铁素体不锈钢中碳氮化物特征的影响规律。结果表明，无Ce添加的441铁素体不锈钢中碳氮化物主要有两种类型：单独析出的碳氮化物和异质形核的复合碳氮化物。钢中加入稀土后，碳氮化物形核氧化物中的Al逐渐被Ce取代，改性顺序为 Al

·Ti

→AlCeO

·Ti

→Ce

·Ti

。改质形成的Ce

与碳氮化物的错配度较高，形核能力减弱，这既使形貌由全包裹向半包裹结构转变，又造成了单独析出碳氮化物析出加剧。高含量稀土添加后，CeN会逐渐出现，TiN的析出过程受到抑制，降低了碳氮化物的析出面积，碳氮化物逐渐转化为类球形形貌。通过对比不同Ce含量试样，当稀土添加量为0.007%，与原始铸态的碳氮化物相比，增加了异质形核的数量密度，碳氮化物的数量密度由66.7个/mm

上升到74.5个/mm

，平均尺寸集中在1~3 μm，细化晶粒效果最好。

Abstract

This article investigates the influence of microalloying with different Ce contents on the precipitation of carbonitrides in 441 ferritic stainless steel through high-temperature thermal simulation experiments and thermodynamic calculation.The results indicate that there are two main types of carbonitrides in 441 ferritic stainless steel without rare earth Ce addition： separately precipitated

carbonitrides and heteronucleated composite carbonitrides. After adding rare earth elements to the steel， Al in the nucleation oxide of carbon nitride is gradually replaced by Ce， and the modification order is Al

·Ti

→AlCeO

·Ti

→Ce

·Ti

. After modification， the mismatch between Ce

and carbonitrides is higher， resulting in a weakened nucleation ability. This not only transforms the morphology from fully encapsulated to semi encapsulated structure， but also intensifies the precipitation of individual carbonitrides. With the addition of high content rare earth elements， CeN gradually precipitates in the steel， and the precipitation process of TiN is inhibited， reducing the precipitation area of carbonitrides and gradually spheroidizing the morphology of carbonitrides. As high content rare earth elements are added， CeN gradually precipitates in the steel The precipitation process of TiN is inhibited during this process， reducing the precipitation area of carbonitrides and gradually spheroidizing their morphology.By comparing different Ce samples， the rare earth addition amount is 0.007%， which increase the density of heterogeneous nucleation compared to the original cast carbonitrides. The density of carbonitrides increases from 66.7 number/mm

to 74.5 number/mm

， with an average size concentration of 1-3 μm. The best effect is to refine the grain size.

关键词

Keywords

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