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钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究
摘要
本研究旨在探讨钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究。通过对材料的特性分析和脱氧实验数据的对比分析，得出了不同工艺条件下材料的物理力学性能表现。实验结果表明，钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧可以显著提高材料的抗氧化性、耐蚀性及机械强度，是一种有效的脱氧改性工艺。
关键词：钛稳定超纯铁素体不锈钢；硅铝复合脱氧；物理力学性能；脱氧改性工艺
Abstract
Theaimofthisstudyistoinvestigatetheexperimentalresearchonthesilicon-aluminumcompositedeoxidationoftitanium-stabilizedultra-pureferriticstainlesssteel.Byanalyzingthecharacteristicsofthematerialandcomparingandanalyzingthedeoxidationexperimentaldata,thephysicalandmechanicalperformanceofthematerialunderdifferentprocessconditionswasobtained.Theexperimentalresultsshowthatthetitanium-stabilizedultra-pureferriticstainlesssteelwithsilicon-aluminumcompositedeoxidationcansignificantlyimprovethematerial'soxidationresistance,corrosionresistance,andmechanicalstrength.Itisaneffectivedeoxidationmodificationprocess.
Keywords:titanium-stabilizedultra-pureferriticstainlesssteel;silicon-aluminumcompositedeoxidation;physicalandmechanicalproperties;deoxidationmodificationprocess
一、引言
钛稳定超纯铁素体不锈钢是一种新型的高性能材料，在航空航天、核工业等领域有着广泛的应用。然而，钛稳定超纯铁素体不锈钢中存在一定的氧化物和杂质，对于其高温强度和耐腐蚀性能的提高有一定的限制。因此，如何通过脱氧改性工艺提高钛稳定超纯铁素体不锈钢的材料性能已经成为当前研究的热点之一。
硅铝复合脱氧是一种常用的脱氧改性工艺，可以有效地降低钢材中的氧含量，提高材料的抗氧化性、耐蚀性及机械强度。本研究以钛稳定超纯铁素体不锈钢为研究对象，通过硅铝复合脱氧工艺对其进行改性处理，研究不同工艺条件下的物理力学性能表现，为进一步提高钛稳定超纯铁素体不锈钢的材料性能提供参考。
二、实验材料
本研究选择S41003为研究对象，化学成分如下：Cr12.5～14.5%，Ni≤0.60%，Mn≤1.50%，Si≤1.50%，Mo≤1.50%，Ti0.05~0.25%，N≤0.04%，P≤0.040%，S≤0.03%，Cu≤0.75%，Fe余量。使用2kg电弧炉高温冶炼，冶炼温度达到1600℃。在进行脱氧改性实验时，采用了不同的硅铝添加量和不同的保温时间，具体如表1所示。
表1不同硅铝添加量和保温时间的实验方案
实验方案硅铝添加量（g）保温时间（min）
10.510
20.520
3110
4120
三、实验方法
1.物理力学性能测试
采用万能试验机测试材料的拉伸性能和冲击韧性。试样的长度为100mm，截面积为10mmx10mm。拉伸时，使用标准夹具，以1mm/min的速度进行拉伸，记录拉伸试验的应力-应变曲线。冲击韧性测试采用冲击试验机，试样尺寸为10mmx10mmx55mm。
2.金相组织观察
采用光学显微镜观察不同工艺条件下的材料金相组织情况，样品表面经打磨后腐蚀处理，观察腐蚀后的金相组织情况。
3.氧化生成物的分析
通过扫描电镜和能谱仪分析不同工艺条件下的氧化析物组成情况。
四、结果与分析
1.物理力学性能
不同硅铝添加量和保温时间下的拉伸性能和冲击韧性测试结果如表2所示。可以看出，在加入硅铝添加剂的情况下，材料的拉伸强度和屈服强度均有所提高，且拉伸断口呈现为韧窝状。同时，在保温时间较长的情况下，冲击韧性有所下降，可能是因为保温时间过长导致材料晶粒生长与析出相变，从而对材料冲击韧性造成影响。
表2不同硅铝添加量和保温时间下的物理力学性能测试结果
实验方案硅铝添加量（g）保温时间（min）拉伸强度（MPa）屈服强度（MPa）伸长率