冷却速率和氮含量对高锰无磁钢中AlN夹杂物析出和长大行为的影响
Effect of Cooling Rate and N Content on the Precipitation and Growth of AlN Inclusions in High Manganese Non-magnetic Steel
- 特殊钢 2026年47卷第1期 页码：12-21
- 作者机构：
1.北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083
2.北京科技大学绿色低碳钢铁冶金全国重点实验室， 北京 100083
3.甘肃酒钢集团宏兴钢铁股份有限公司，嘉峪关 735100
- 作者简介：
杨新龙（1986—），男，博士，正高级工程师； E-mail：yxl8869@126.com
成国光（1964—），男，博士，教授； E-mail：chengguoguang@metall.ustb.edu.cn
- 基金信息：嘉峪关市科技局技术攻关类“揭榜挂帅”项目(22-01)
DOI：10.20057/j.1003-8620.2025-00076
中图分类号： TG111收稿：2025-03-25，
纸质出版：2026-01-30
- 稿件说明：
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杨新龙,张涛,赵健等.冷却速率和氮含量对高锰无磁钢中AlN夹杂物析出和长大行为的影响[J].特殊钢,2026,47(01):12-21.
Yang Xinlong,Zhang Tao,Zhao Jian,et al.Effect of Cooling Rate and N Content on the Precipitation and Growth of AlN Inclusions in High Manganese Non-magnetic Steel[J].Special Steel,2026,47(01):12-21.
杨新龙,张涛,赵健等.冷却速率和氮含量对高锰无磁钢中AlN夹杂物析出和长大行为的影响[J].特殊钢,2026,47(01):12-21. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00076.
Yang Xinlong,Zhang Tao,Zhao Jian,et al.Effect of Cooling Rate and N Content on the Precipitation and Growth of AlN Inclusions in High Manganese Non-magnetic Steel[J].Special Steel,2026,47(01):12-21. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2025-00076.
摘要
研究了冷却速率和氮含量对Fe-23Mn-2Al-0.08V钢中AlN夹杂物析出和长大的影响。AlN形貌主要为六边形和针状。随着冷却速率从36.66 K/s降低到0.71 K/s，AlN的等效直径从7.56 μm增加到24.20 μm，AlN的数量密度从203.01 mm⁻²减少到60.00 mm⁻²。冷却速率与AlN数量密度的关系为
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。元素的显微偏析分析表明，铝浓度在枝晶间区域较低，而在枝晶内较高，铝的偏析非常弱，几乎没有氮的偏析。热力学计算表明，当
w
［N］高于58×10
-6
时，AlN可以在凝固前析出。对AlN长大的预测结果可以很好地揭示其长大规律。当冷却速率为3.02、0.71 K/s时，
w
［N］≥58×10
-6
对AlN的尺寸影响可忽略不计，而冷却速率对AlN的尺寸有显著影响。
Abstract
The effect of cooling rate and N content on the precipitation and growth of AlN inclusions in Fe-23Mn-2Al-0.08V steel was investgated. The morphology of AlN was mainly hexagonal and needle-like shapes. With the cooling rate decreasing from 36.66 K/s to 0.71 K/s， the equivalent diameters of AlN increased from 7.56 μm to 24.20 μm， and the total amount decreased from 203.01 mm
-2
to 60.00 mm
-2
. The relationship between cooling rate and number density was：
<math id="M2"><mi mathvariant="normal">l</mi><mi mathvariant="normal">n</mi><msub><mrow><mi>N</mi></mrow><mrow><mi>V</mi></mrow></msub><mo>=</mo><mn mathvariant="normal">29.848</mn><mo>+</mo><mn mathvariant="normal">0.453</mn><mi mathvariant="normal">l</mi><mi mathvariant="normal">n</mi><msub><mrow><mi>R</mi></mrow><mrow><mi>C</mi></mrow></msub><mtext> </mtext><mo stretchy="false">(</mo><msup><mrow><mi mathvariant="normal">R</mi></mrow><mrow><mn mathvariant="normal">2</mn></mrow></msup><mo>=</mo><mn mathvariant="normal">0.97</mn><mo stretchy="false">)</mo></math>
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. The element segregation analyzed by EPMA showed that Al concentration was low in inter-dendritic regions but high in dendrites. Al segregation was very weak， and there was almost no N segregation. Thermodynamic calculation showed that AlN could precipitate before solidification with the nitrogen content
higher than 58×10
-6
. The predicted results of AlN growth by kinetic analysis method could well reveal the growth trend. The nitrogen content （≥58×10
-6
） had a negligible effect on the size of AlN when the cooling rates were 3.02 K/s and 0.71 K/s， while the cooling rate had a significant effect on the size of AlN.
关键词
Keywords
references
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