铸造奥氏体不锈钢的铬镍当量比和相对磁导率_范修谦

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图１室温下不锈钢的组织与铬、镍当量的关系（Ｈａｍｍｏｎｄ图）
１合金元素在奥氏体不锈钢中的作用
奥氏体不锈钢中形成铁素体的Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ等元素和促进形成奥氏体的Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ等元素相互作用和补充，使奥氏体不锈钢在多种腐蚀介质中有较好的耐腐蚀性和良好的力学性能。一般地可使用铬镍当量经验公式：铬当量ＣｒＥ＝ｗ（Ｃｒ）＋ｗ（Ｍｏ）＋ｗ（Ｓｉ）×１．５％＋ｗ（Ｎｂ）×０．５％；镍当量ＮｉＥ＝ｗ（Ｎｉ）＋ｗ（ｃ）×３０％＋ｗ（Ｍｎ）×０．５％定性地估计奥氏体不锈钢中铁素体形成的可能性及相对含量，见图１。另外也可用不锈钢的ＣｒＥ／ＮｉＥ成分当量比对铁素体的含量进行估算，见图２。但上述两种方法使用起来很不方便。而不锈钢磁导率主要取决于钢的化学成分、晶体结构、晶粒组织内应力。奥氏体不锈钢的组织结构、化学成分和钢的铬镍当量紧密相关，因此在不锈钢熔化时取样，使用磁导率测量仪控制磁导率大小，也就控制了奥氏体铸造不锈钢中奥氏体和铁素体的质量分数，也就使奥氏体不锈钢的综合性能达到预期要求。
７
１２０．０４６２０．５９８１０．０１５１０．０２８１０．６８１９１３．７４６１７．４３０２．６５８１０．３８４４０．００２７６４．４４１０．９３４７１．３０
３
１３０．０４４７０．６１４５０．０１０２０．０２０６０．８３９６１３．３０７１７．６６９２．５０６８０．３７１８０．００２３６４．６１２０．９３０１１．２５
奥氏体不锈钢在常温下一般具有单一的奥氏体组织，是非磁性的。但在铸造状态下，由于成分偏析及合金含量不同，在奥氏体基体上还会产生其他相，如奥氏体（γ相）的同素异位体（铁素体，Ｆ）等。由于铁素体和奥氏体基体之间的化学成分、力学性能以及热稳定性等方面的差异，在某些场合下铁素体的出现会对奥氏体不锈钢的性能带来不利影响［１～３］。对奥氏体不锈钢材料的力学性能和各元素的含量都有较详细的规定，但对铁素体的含量没有明确的说明。为了保证特殊用途下不锈钢的性能，有客户提出了控制奥氏体铸造不锈钢相对磁导率（μ≤０．２）的要求。可以通过控制不锈钢中起主要作用的合金含量即铬镍当量比来控制奥氏体不锈钢的相对磁导率，从而也控制了奥氏体不锈钢中的铁素体含量。
４０．０５２０１．２２９６０．０３１６０．０３０１１．０２４３８．７２９８１８．４５６０．２０２３０．２５８６０．００２１６９．９９３１．１８７７２．３０１３．５
５０．０５２８０．６５６７０．０４０９０．０２６１０．８８８９８．６３１６１８．９３１０．１５１５０．２５３２０．００２０７０．３８７１．１６７８２．２５１２．５
图４不锈钢铸件中铁素体含量与相对磁导率 μ的关系图
由图４可见，铁素体含量与相对磁导率μ 的关系也是非线性关系，随铁素体含量的增大，不锈钢的相对磁导率也相应增大。
在同等条件下，ＣＦ８Ｍ、３１６、ＳＣＳ１４、１．４５８１等含钼的不锈钢比ＣＦ８、３０４、ＳＣＳ１３、１．４３０８等相对磁导率大。在保证相对磁导率的前提下，必须在熔炼过程中适当增加Ｎｉ、Ｃ、Ｍｎ等稳定和形成奥氏体的元素，或减少Ｃｒ、Ｓｉ、Ｍｏ等稳定和形成铁素体的元素。
２
１４０．０６３１０．５１１３０．０１１６０．０２０１１．４３９８９．３３５０１６．３５２２．３７８９０．２３３１０．００３２６９．６５１１．０８１２１．６０
１０
１５０．０６６２０．５９１２０．０１１５０．０２５４１．．２０１１９．８２７６１６．６９７２．１２３７０．２３４９０．００２７６９．２１７１．００３６１．３０
收稿日期：２０１０－１１－２９；修改稿收到日期：２０１０－１２－２５作者简介：范修谦，男，１９５６年出生，研究员级高级工程师，河北保定风帆精密铸造制品有限公司，河北保定（０７１０５１），电话：１３７０３３６２６１７，Ｅ－ｍａｉｌ：ｆａｎ２１８＠１２６．ｃｏｍ
０
２００．０６６００．６８８９０．０１０２０．０２８１０．７５７６１２．７５３１６．４９１２．２２３１０．２７４７０．００２１６６．７０６０．８５０
≤１．１
０
图３不锈钢铸件铬镍当量比ＣｒＥ／ＮｉＥ与相对磁导率 μ的关系图
钢的相对磁导率的主要因素还是钢的化学成分、铬镍当量比。当铸件化学成分（质量分数）：Ｃ为０．０５２４％，Ｓｉ为０．７０２８％，Ｓ为０．０１３２％，Ｐ为０．０３２２％，Ｍｎ为０．０９％，Ｎｉ为１２．５２２％，Ｃｒ为１８．０５８％，Ｍｏ为２．２１３％，Ｃｕ为０．３２５１％，Ｔｉ为０．００７％，Ｆｅ为６５．９８％时，通过公式计算得ＣｒＥ＝１６．３６２２％，ＮｉＥ＝１４．０９８％，ＣｒＥ／ＮｉＥ＝１．１６。铸态组织见图５，固溶处理后组织见图６。
３固溶化热处理对相对磁导率的影响
１２
１００．０５１９０．５８６５０．０２１３０．０２１５０．６５１７８．６１５８１８．３０９０．２７９３０．２２９２０．００２０７１．２００１．１３６４１．９０
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１１０．０４５８０．４４８１０．０１３９０．０３３１０．７４８１１０．７４０１７．４４５２．２４０８０．２５６２０．００２５６８．３２０１．０４２８１．５０
４３９
特种铸造及有色合金２０１１年第３１卷第５期
表１不锈钢铸件的铬镍当量比ＣｒＥ／ＮｉＥ、铁素体含量与相对磁导率μ 关系表
％
Ｃ
Ｓｉ
Ｓ
Ｐ
Ｍｎ
ｗＢＮｉ
ＣｒＭｏＣｕ
Ｔｉ
Ｆｅ
ＣｒＥ／ＮｉＥ
相对磁导率μ
ｗ（Ｆ）／％
１０．０５４５０．７００３０．０２７４０．０２７１０．６２４６９．８９４０１８．７０５２．２４０４０．２６０６０．００２１６７．４７６１．２１７２２．８０１５．５
２０．０４０９０．７３７００．０１５１０．０２９７０．６８０３１０．６４８１８．５６５２．２７８３０．２４９９０．００２３６６．７５７１．１７４２２．３０１３．３
３０．０４２３１．３１９７０．０３１３０．０２７１１．１３０４８．７１６９１８．３４１０．２０２３０．２５４４０．００２３６９．９２１１．２１３１２．７０１５．１０
精密铸造
特种铸造及有色合金２０１１年第３１卷第５期
铸造奥氏体不锈钢的铬镍当量比和相对磁导率
范修谦（保定风帆精密铸造制品有限公司）
摘要介绍了铸造奥氏体不锈钢中各元素的作用；通过铬当量和镍当量经验公式计算ＣｒＥ／ＮｉＥ。使用不锈钢的ＣｒＥ／ＮｉＥ（成分当量）图估算铸造奥氏体不锈钢中的铁素体含量；使用磁导率检测仪检测相应铸件的相对磁导率，从而验证了铬镍当量ＣｒＥ／ＮｉＥ、铁素体量与相对磁导率的非线性关系。关键词铬镍当量比；铁素体；相对磁导率中图分类号ＴＧ２４９．５文献标志码Ａ文章编号１００１－２２４９（２０１１）０５－０４３９－０３ＤＯＩ：１０．３８７０／ｔｚｚｚ．２０１１．０５．０１６
６０．０５１９０．６４８３０．０２６１０．０２７９０．６９２１９．８６１９１８．６５０２．１７２１０．２３６８０．００３１６７．６６２１．１６６２．１８
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７０．０６２１０．８２５６０．０２６６０．０２７１０．６４６１１０．１７６１８．７９８２．４２８６０．２３３１０．００３０６６．７７２１．１９５９２．４５１４．５
Βιβλιοθήκη Baidu
图２不锈钢的ＣｒＥ／ＮｉＥ当量比与铁素体含量的关系
２铬镍当量比ＣｒＥ／ＮｉＥ与相对磁导率的关系
使用光谱分析仪对不同铸件的化学成分进行分析（见表１）。根据铸件化学成分计算出铸件的铬镍当量比ＣｒＥ／ＮｉＥ。使用ＣｒＥ／ＮｉＥ成分当量图（见图２）或不锈钢组织状态图（见图１）估算出铸件的铁素体量，估算值见表１。使用美国Ｐｅｒｍａｂｌｔｉｙｏｍｄｉｃａｔｏｒ＃６３７３磁导率称对铸件的磁导率进行检验，数据见表１。根据表１数据，分别制作ＣｒＥ／ＮｉＥ与相对磁导率 μ 关系，见图３。铁素体含量与磁导率 μ 关系见图４。从ＣｒＥ／ＮｉＥ与相对磁导率关系图３，可看出铬镍当量比ＣｒＥ／ＮｉＥ与相对磁导率μ 的关系为非线性关系，随铬镍当量ＣｒＥ／ＮｉＥ的增大，铸造不锈钢的相对磁导率也相应增大。
３
１８０．０６７１０．７８１９０．０１３６０．０３０５０．７２５４１２．３９８１６．６９５２．３０２．０．２１８２０．００２６６６．７５３０．８６７８ ≤１．１
０
１９０．０６３２０．７２３１０．０１１２０．０２９５０．７５２６１２．５２９１６．６６９２．２２６１０．２５４７０．００２５６６．７３３０．８７９０ ≤１．２
８０．０５５２０．７９６６０．０３３００．０３０７６７９８１０．５１８１８．３７５２．７７５１０．２２０９０．００３１６６．４０９１．１７０２．２０
１３
９０．０３１３０．５１８５０．０１１００．０２１３６７８９９．０２７６１８．５１９０．４９２２０．２３３８０．００２１７０．７２８１．１５５２２．００
３
１６０．０７０６０．５２３１０．０１０２０．０２２３１４７９８９．１９１７１６．８９６２．０３８８０．２３４１０．００３３６９．８２８１．００９７１．２５
２
１７０．０７８１０．５９６９０．０１８１０．０２１２１．４０８１９．１６９５１６．６０８２．１０６００．２１６１０．００３１６９．７７７１．０１５７１．３０