Mikrostruktur dari Austenitic Stainless Steel Diproduksi oleh Twin-Roll Jalur CasterHUANG Fu-xiang, WANG Xin-hua, WANG Wan-jun(Sekolah Teknik Metalurgi dan Ekologi, Universitas Sains dan Teknologi Beijing, Beijing 100083, Cina)

Abstrak: mikro strip baja stainless austenitic dipelajari menggunakan metode warna metalografi dan analisis mikro probe elektron (EPMA). Dalam strip cor, ada tiga jenis struktur pemadatan: cel-baik lular dendrite di lapisan permukaan, sama-sumbu butir di pusat dan dendrit baik di antara mereka. Pemadatan modus pada lapisan permukaan adalah modus utama austenit AF karena laju pendinginan sangat tinggi, dengan tetap ferit terletak di sekitar austenit selular utama. Di zona dendrit halus, modus pemadatan cair perubahan stainless steel ke mode FA dan ferit residual dengan morfologi ikan-tulang terletak di inti dari dendrit. Ferit ditahan butir sama-sumbu di tengah terletak di pusat rusak ferit primer den- drite dengan morfologi vermicular.

Kunci kata: pengecoran Strip; pemadatan mikro; austenitic stainless steel; ditahan ferit

Seperti diketahui, pengecoran jalur twin-roll adalah con- sidered menjadi metode yang paling disukai strip langsung pengecoran. Tingkat pendinginan baja cair selama twin- pengecoran gulungan strip biasanya 10 2 - 10 3 'C / s [l]. Di sana banyak keuntungan seperti penyempurnaan dari solid- ified (kation) mikro, pengurangan microseg- regation, dan perluasan batas kelarutan [2-3]. Selama tiga puluh tahun terakhir, banyak penelitian lembaga- tions dan perusahaan telah melakukan upaya besar untuk kembali mencari dan mengembangkan proses ini [4-6]. Baja tahan karat austenit, memiliki baik me- Sifat chanical dan ketahanan korosi, memiliki telah banyak digunakan untuk peralatan makan, bahan bangunan, dan bahan untuk petrokimia plantsl ", Austenitik baja tahan karat telah dianggap paling baja cocok untuk langsung jalur pengecoran-'". Banyak karya diterbitkan diselidiki pemadatan proses austenitic stainless steel yang diproduksi oleh twin-roll pengecoran jalur di masa lalu. T Mizoguchi'V mempelajari pengaruh parameter proses pada ketebalan dendrit kolumnar dan zona sama-sumbu. H Mizukami [IO-ll], T Scheubert [12] dan D-Baldis dosa [13] meneliti pembekuan cepat karakter- istic dari stainless steel austenitik pada permukaan dingin masing-masing. Mereka mengamati bahwa solidi-utama Modus fikasi yang transit dari ferit untuk metastabil austenit pada permukaan strip cor karena tinggi laju pendinginan. Namun, sampai sekarang, ada sedikit penelitian sistematis pada struktur pemadatan austenitic stainless steel yang diproduksi oleh twin-roll kastor. Selain itu, morfologi dari saldo ferit di struktur pemadatan yang berbeda tidak jelas. Di penelitian ini, AISI 304 strip baja stainless adalah diproduksi pada pilot twin-roll kastor, dan kemudian begitu- mikro lidification dan pembentukan mereka Mekanisme dibahas secara mendalam.

1 Eksperimental Strip dilemparkan pada pilot twin-roll Strip caster dan proses pengecoran adalah sebagai berikut: AISI 304 memo dilebur dalam tungku induksi dan kemudian deoxidized, mengetuk setelah terak skimming. Cair tersebut baja di ladle dituangkan langsung ke twin-roll menelanjangi kastor, dan akhirnya dilemparkan ke strip. Diameter gulungan tembaga adalah 800 mm, pengecoran yang sesuai kecepatan 90 m / rnDalam, dan kedalaman baja cair adalah sekitar 300 mm. Casting suhu tundish baja 1491 'C, ketebalan strip adalah 2 mm, dan lebarnya adalah 1.050 MRN. Komposisi kimia eksperimental stainless steel austenitic (massa persen, %) adalah C O. 07, Mn 1. 5, Si O. 64, Cr 17.72, Ni 8.6, Cu 0,12, Mo O. 07, SO. 011, PO. 025 dan N 0.035. Warna metode etsa metalografi digunakan untuk mendapatkan morfologi dendrit strip untuk optik pemeriksaan metalografi. Komposisi Beraha ini ETSA adalah O. 5 g K 2 Sz 0 5 dan 20. 0 g NH 4 FHF dalam 100 mL air suling C14 ]. Profil konsentrasi Cr dan Ni dalam struktur pemadatan diukur dengan menggunakan elec- analisis mikro tron Probe (EPMA). Operasi con- ditions dari EPMA adalah sebagai berikut: percepatan tegangan 20,0 kV, interval titik adalah 0.2 I-lm dan waktu tinggal sekitar 30 ms.

2 Hasil dan Diskusi Gambar. 1 menunjukkan struktur solidifikasi pada penampang paralel strip casting arah. Dalam strip cor, ada tiga macam struktur pemadatan: dendrit baik seluler di lapisan permukaan, sama-sumbu butir di tengah dan denda dendrit di antara mereka. Karena tidak homogen pendinginan dari dua gulungan, struktur pemadatan Strip cor adalah asimetri terpusat.

Gambar. 1 struktur pemadatan Keseluruhan strip cor di penampang

The mikro as-cast dari austenitic noda- kurang baja biasanya berisi berbagai austenitic (Fcc)-ferit (lebah) struktur. Ini adalah hasil dari baik perilaku pemadatan dan selanjutnya sol- transformasi id-negara yang dikendalikan oleh kedua komposisi dan laju pendinginan. Untuk austenitic noda- kurang baja, dalam kondisi ekuilibrium, solidi- Modus fikasi terkait dengan Ni setara (Nieq) dan Cr setara (Creq) yang digunakan untuk menyederhanakan Sistem multi-komposisi ke dalam terner Fe-Cr-Ni sistem. Tergantung pada rasio Ni setara dengan Cr setara (Creq / Nieq), mode pemadatan baja tahan karat austenitic dapat dibagi ke dalam empat mode berikut:

Di sini, Ni., Dan Cr., Dapat diperkirakan oleh fol- persamaan melenguh:

Dengan Eqn. (L) dan Eqn. (2), c-; dan Nieq untuk AISI 304 stainless steel yang diteliti adalah 18. 28 dan 10. 11, dan Creq / Nieq adalah sama dengan 1. 81. Dengan demikian, modus ekuilibrium pemadatan jatuh baja ke mode FA. Namun, tingkat yang sangat tinggi ekstraksi panas dari hasil yang cepat meleleh di Pemadatan- tion dekat permukaan strip, dan non-ekuilibrium pemadatan dapat menghasilkan primer austenit solidifikasi kation Cll ]

2. 1 zona dendrit Seluler Gambar. 2 menunjukkan struktur mikro seluler den- drite dan zona dendrit kolumnar baik setelah etsa dengan warna metalografi. Transisi dari seluler untuk dendrit kolumnar dapat terlihat di dekat permukaan cor menelanjangi, dan ketebalan dendrit seluler bervariasi dari 20-150 I-lm karena tingkat pendinginan yang berbeda. Baik dendrit

Gambar. 2 Mikro strip cor pada membujur cross section (dendrit seluler dan columnar)

Dalam rangka untuk memvalidasi modus pembekuan dekat permukaan strip cor, morfologi residual a-ferit dekat permukaan strip disediakan dalam Gambar. 3. Ada dua macam a-ferit di denda zona dendrit seluler, satu batang seperti dan yang lainnya adalah tempat-seperti, a-ferit adalah fase putih, sebelah kiri adalah batang seperti, kanan adalah tempat-seperti dipertahankan ferit. Itu profil line-scan Cr dan Ni dari saldo ferit juga ditunjukkan pada Gambar. 3. Ferit yang disimpan dalam sel zona dendrit diperkaya dalam Cr dan habis dalam Ni,

Gambar. 3 Morfologi permukaan strip dekat sisa-& ferit pada penampang melintang dengan mikroskop elektronik

Tingkat pendinginan strip dekat permukaan adalah tentang 10 3 K / s, dan modus pemadatan di permukaan lapisan adalah modus utama austenit AF karena non-ekuilibrium solidification'V ". Itu untuk mengatakan, austenit metastabil nukleasi pertama di permukaan strip, maka ferit diendapkan sekitar halus cel- austenit lular, sementara itu, beberapa ferit disukai dapat nukleasi bersamaan dan tumbuh dengan seluler austenit. Diagram skematik bersamaan nu- cleation ferit dan austenit selama cepat solidifikasi kation dari stainless steel austenitic ditunjukkan pada Gambar. 4. Mekanisme nukleasi bersamaan fcc dan lebah diilustrasikan pada Gambar. 4 (b). Suhu untuk nukleasi (Tn) lebah adalah lebih tinggi dari fcc Cl5J Bcc akan nukleasi pertama dalam tingkat pendinginan umum, tapi fcc dapat memilih untuk nukleasi dari lebah saat pendinginan tingkat tinggi karena pelewat besar cair baja.

Gambar. 4 Skema diagram nukleasi bersamaan bcc dan fcc selama pemadatan cepat dari stainless steel austenitik

2,2 zona dendrit Baik Dengan meningkatnya ketebalan strip, padat- kecepatan ification baja cair menurun. Kapan ketebalan strip mencapai 20-100 J.Lm, mor-the phology pemadatan depan berubah dari seluler untuk dendrit kolumnar, dan dendrit sekunder ruang lengan di zona ini strip adalah sekitar 4 -10 J.Lm sebagai ditunjukkan pada Gambar. 2. Gambar. 5 menunjukkan profil line-scan Cr dan Ni III zona dendrit kolumnar, dan residual ferit diperkaya dalam Cr dan habis di Ni. The re- ferit sidual dengan morfologi ikan-tulang terletak di inti dari dendrit primer atau sekunder karena transformasi yang belum selesai primer a-ferit untuk y selama pemadatan berikutnya.

Gambar. 5 Morfologi dipertahankan ferit di dendrit kolumnar strip

2. 3 Central sama-sumbu zona gandum Gambar. 6 menunjukkan morfologi ditahan ferit di tengah-tengah strip cor dan garis-scan pro- file dari Cr dan Ni dalam zona butir sama-sumbu pusat. Ferit tetap diperkaya dengan Cr dan habis di Ni terletak di tengah-tengah patah primer-ferit dendrit dengan morfologi vermicular seperti yang ditunjukkan pada Gambar. 7. Ada daerah transisi antara co- lumnar dendrit dan biji-bijian sama-sumbu, yang penuh rusak dendrit kolumnar. Menurut analisis karakteristik aliran logam cair di depan titik nip, ada kecepatan gradien besar di arah radial gulungan, yang akan menyebabkan geser dan melanggar dengan dendrit kolumnar di solidi- fikasi depan, seperti ditunjukkan pada Gambar. 8 (a) dan (b). Panas koefisien perpindahan di permukaan jalur menurun ketika strip meninggalkan titik ciuman dua rollsl ";! sehingga Pertumbuhan preferensial kristal bebas menjelang den- dritic pemadatan depan akan tumbuh dengan cara equi- gandum axed. Proses pembentukan pusat equi- gandum axed diilustrasikan pada Gambar. 8 (C). Difusi dari elemen dalam patah primer-ferit dendrit, untuk Misalnya Ni dan Cr, dibatasi oleh butir sama-sumbu batas, sehingga ferit ditahan diperkaya dengan Cr dan habis di Ni terletak di pusat rusak primary dendrit a-ferit dengan morfologi vermicular.

Gambar. 6 Morfologi dipertahankan ferit dalam biji-bijian sama-sumbu pusat strip

Gambar. 7 Morfologi dipertahankan ferit dalam biji-bijian sama-sumbu pusat strip dengan warna metalografi

Gambar. 8 Mekanisme Pembentukan butir sama-sumbu sentral dalam jalur

3 Kesimpulan 1) Dalam strip cor, ada tiga macam struktur pemadatan: dendrit baik seluler di lapisan permukaan, sama-sumbu butir di pusat dan baik-baik saja dendrit di antara mereka. 2) Modus pemadatan di lapisan permukaan mode AF austenit utama karena sangat laju pendinginan yang tinggi, dan ferit dipertahankan dengan mor- phology dari tempat-suka dan batang seperti didistribusikan di sekitar austenit selular utama. 3) Di zona dendrit halus, pemadatan Modus perubahan stainless steel cair dari AF ke Modus FA karena laju pendinginan menurun, dan ferit residual dengan morfologi ikan-tulang terletak inti dari dendrit. 4) Zona sama-sumbu dibentuk oleh preferen- Pertumbuhan esensial kristal bebas menjelang dendritik jadi- lidification depan, dengan penurunan mendadak dalam koefisien perpindahan panas di permukaan Strip setelah meninggalkan Titik ciuman dua gulungan, dan ferit ditahan adalah terletak di pusat dari patah ferit primer den- drite dengan morfologi vermicular.