Qiang Wu, Yutang Li, Haoran Zhu, Lu Zhang, Dengping Ji, Daocong Yan, Bin Liu, and Jianxun Fu*
Steel Research International DOI：10.1002/srin.20240073053Cr21Mn9Ni4N (21-4N) 是一種時效強化的奧氏體氣閥鋼，是制造發動機排氣閥的首選材料。鎂改質是一種操作簡便、低成本、高效冶金技術，不僅能有效改質夾雜物，減少夾雜物的危害，同時還能改善碳化物與組織，提升產品的性能。上海大學先進凝固技術中心(CAST)付建勛教授課題組使用鎂冶金技術對21-4N鋼進行改質工業實驗，通過在精煉末期添加含鎂鋁合金包芯線對鋼中夾雜物和碳化物進行調控，探究鎂冶金工藝的工業實施效果并解析其作用機制。研究人員對比分析鎂改質與未改質試樣夾雜物、碳化物以及組織的變化規律，發現鎂處理后鋼中的夾雜物由Al2O3-MnO轉變為MgO-MnO-SiO2，尺寸分布更加細小彌散；鋼中塊狀碳化物M23C6明顯細化，最大尺寸從15.1 μm減小到13.4 μm，層狀析出物γ+M23C6最大尺寸從98.8 μm減小到68.8 μm。作者基于檢測結果提出了鎂改質的作用機理：鎂處理后形成大量細小彌散分布的含鎂氧化物，為奧氏體析出提供更多的異質形核核心，奧氏體晶粒細化；凝固時機提前，有效減小碳元素的富集，限制了碳化物生長行為，有助于碳化物細化及彌散分布。
圖1 S1鋼中典型碳化物的形貌 (a-c) 二維形貌。(d-f) 三維形貌
圖2 S2鋼中典型碳化物的形態貌 (a-c) 二維形貌；(d-f) 三維形
圖3 最終凝固區對碳化物生長行為的影響示意圖。(a-d) S1鋼。(e-h) S2鋼。Steel Research International 期刊是一本研究和開發鋼鐵及相關材料的冶金學期刊。期刊范圍從工藝冶金和金屬成型到材料工程、過程控制和測試。期刊重點是鋼、鐵合金和與煉鋼和鋼鐵加工相關的材料，如耐火材料和爐渣。
