固溶温度对铸造高氮钢组织与性能的影响

贾冬生，王金栋，李兴东，吕中惠，王小龙，熊 伟

(中国兵器内蒙古第一机械集团股份有限公司，内蒙古 包头 014032)

传统观点认为，氮元素是有害杂质元素，会使钢材变脆，强度不足，恶化力学性能。然而，随着镍元素的缺稀性以及氮在合金中作用的重新认识，使得开发高强韧性匹配、高塑性指标、良好加工硬化性能与耐蚀性于一体的新材料成为一种必然。正是在这种应用背景下，开发以氮代镍高性能氮合金钢的制造工艺与性能研究成为突破新材料工程应用的瓶颈问题，受到广泛关注[1-2]。目前，高氮合金钢在成分设计、制备工艺等方面取得了一定的进展，使其成为一种极具发展潜力的先进工程材料，在核电、船舶、化工、低温装备等领域得到探索性应用，为大功率、多功能关键核心装备提供材料支撑[3-4]。

然而在制造高氮合金钢零件时，由于受到结构、重量、工艺、成本等因素的影响，常常采用铸造的方式进行零件的制造和加工。因此，如何获得高品质、近终形、低成本的构件成为推进铸造高氮钢新材料应用的关键问题。目前此领域研究工作主要集中于铸造过程中的冶金原理和制备工艺，特别是在氮元素的添加方法与控制等方面开展了大量的工作[5]，而对于改善其强韧性性能有重要影响的固溶温度及其与显微组织演变形式和力学性能变化趋势的映射关系却鲜有报道，这在一定程度上影响了高品质铸造高氮钢的应用和推广。

本文以Fe-18Cr-18Mn-N系……