上海大学付建勋课题组SRI：镁对铸态21-4N气阀钢中夹杂物和碳化物的改质影响研究

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论文信息

Qiang Wu, Yutang Li, Haoran Zhu, Lu Zhang, Dengping Ji, Daocong Yan, Bin Liu, and Jianxun Fu*

Steel Research International  DOI：10.1002/srin.202400730

研究概述

53Cr21Mn9Ni4N (21-4N) 是一种时效强化的奥氏体气阀钢，是制造发动机排气阀的首选材料。镁改质是一种操作简便、低成本、高效冶金技术，不仅能有效改质夹杂物，减少夹杂物的危害，同时还能改善碳化物与组织，提升产品的性能。上海大学先进凝固技术中心(CAST)付建勋教授课题组使用镁冶金技术对21-4N钢进行改质工业实验，通过在精炼末期添加含镁铝合金包芯线对钢中夹杂物和碳化物进行调控，探究镁冶金工艺的工业实施效果并解析其作用机制。

研究人员对比分析镁改质与未改质试样夹杂物、碳化物以及组织的变化规律，发现镁处理后钢中的夹杂物由Al₂O₃-MnO转变为MgO-MnO-SiO₂，尺寸分布更加细小弥散；钢中块状碳化物M₂₃C₆明显细化，最大尺寸从15.1 μm减小到13.4 μm，层状析出物γ+M₂₃C₆最大尺寸从98.8 μm减小到68.8 μm。作者基于检测结果提出了镁改质的作用机理：镁处理后形成大量细小弥散分布的含镁氧化物，为奥氏体析出提供更多的异质形核核心，奥氏体晶粒细化；凝固时机提前，有效减小碳元素的富集，限制了碳化物生长行为，有助于碳化物细化及弥散分布。

图1 S1钢中典型碳化物的形貌 (a-c) 二维形貌。(d-f) 三维形貌

图2 S2钢中典型碳化物的形态貌 (a-c) 二维形貌；(d-f) 三维形

图3 最终凝固区对碳化物生长行为的影响示意图。(a-d) S1钢。(e-h) S2钢。

期刊简介

Steel Research International 期刊是一本研究和开发钢铁及相关材料的冶金学期刊。期刊范围从工艺冶金和金属成型到材料工程、过程控制和测试。期刊重点是钢、铁合金和与炼钢和钢铁加工相关的材料，如耐火材料和炉渣。

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