摘要：316L奥氏体不锈钢耐腐蚀性能优秀，但由于Ni元素的价格昂贵，为降低冶炼成本，将Ni质量分数控制在10.00%～10.30%。这种Ni含量处于GB/T 20878—2024标准下限的316L不锈钢被称为节镍型316L。研究了节镍型316L奥氏体不锈钢板坯中铁素体形貌和分布特征。通过微观组织表征、元素偏析分析和热力学计算，揭示板坯不同位置铁素体含量及形貌的变化规律，并且通过熔炼试验研究冷却速率对铁素体的影响规律。从节镍型316L板坯沿厚度方向依次取样，结合金相观察、电子背散射衍射（EBSD）和电子探针显微分析（EPMA）技术，研究了板坯铁素体形貌演变、铁素体含量、冷却速率及元素分布特征；通过重熔试验结合不同冷却条件，分析冷却速率对铁素体含量的影响；结合Thermo-Calc热力学计算解析凝固模式。结果表明，板坯中沿着厚度方向铁素体含量呈现“M”型分布，表面至50 mm处铁素体面积分数从7.52%升至11.20%，随后向中心递减至6.98%。随着表面到中心距离增加，铁素体形貌呈现规律性演变，从表面的骨骼状/板条状逐渐变为块状、网状，在中心呈现短棒状，二次枝晶臂间距由表面21.37 μm增至中心63.67 μm，对应冷却速率从6.69 ℃/s降至0.38 ℃/s。热力学计算表明凝固模式为铁素体先凝固的FA(铁素体-奥氏体)模式。元素偏析分析表明Cr、Mo在铁素体中富集，Ni在奥氏体富集。重熔试验铸锭水冷、炉冷试样的铁素体面积分数为22.40%、2.71%，水冷试样中铁素体呈枝晶状结构，炉冷试样中为短棒状和条状铁素体，此外在炉冷试样中还发现少量Chi相。板坯铁素体“M”型分布是由冷却速率对初始凝固枝晶间距和固态相变的综合作用的结果。
文章目录
1 试验方法
1.1 试验铸坯取样
1.2 重熔试验及取样
1.3 微观组织表征及热力学计算
2 试验结果
2.1 316L奥氏体不锈钢板坯微观组织
2.2 316L奥氏体不锈钢板坯元素偏析行为
2.3 316L奥氏体不锈钢重熔试验铸锭微观组织
2.4 冷却速率计算
3 讨论
3.1 板坯平衡凝固过程计算
3.2 冷却速率对铁素体形貌与含量的影响
3.3 板坯“M”型分布的形成机理
4 结论
