Исследование физико-химических характеристик расплавов коррозионностойких сталей, легированных азотом

Методом крутильных колебаний тигля с металлом в обеспечивающей стабильное содержание азота в металле по ходу эксперимента атмосфере (80 % азота и 20 % гелия) исследованы физико-химические характеристики расплава легированной азотом стали марки 04Х20Н6Г11М2АФБ (марочное содержание азота 0,47 - 0,49 %). Используя чувствительность метода к агрегатному состоянию исследуемого вещества, при скорости нагрева 0,0033 - 0,0050 К/с экспериментально определены температуры ликвидуса стали марки 04Х20Н6Г11М2АФБ (1660 - 1666 К) и низкоазотистой стали ([N] = 0,063 %) с идентичным содержанием других элементов (1685 - 1690 К). Это позволило рекомендовать для расчетной оценки влияния азота на температуру ликвидуса сложно- и высоколегированных сталей значение коэффициента -60 К/% [N]. Вязкость расплава стали марки 04Х20Н6Г11М2АФБ ((11,5 ± 0,7)·10^-7 м²/с) относительно высокая по сравнению с традиционными аустенитными сталями ((8,2 ± 0,2)·10^-7 м²/с) при относительно небольшом парциальном влиянии азота. Методами высокотемпературной вискозиметрии установлена значительная неравновесность структурного состояния расплава стали марки 04Х20Н6Г11М2АФБ. Сравнительный анализ политерм и изотерм кинематической вязкости расплава стали 04Х20Н6Г11М2АФБ и ее низкоазотистого ([N] = 0,063 %) аналога позволил сделать вывод о том, что определяющую роль в уровне неравновесности расплава и низкой скорости ее релаксации играет присутствие азота при концентрациях, близких к насыщению. Это нашло подтверждение в результате специально поставленных экспериментов по насыщению азотом низкоазотистой стали, в ходе которых зафиксировано резкое возрастание неравновесности структурного состояния расплава с достижением концентрации азота в металле предельных значений (0,45 - 0,50 %). Отмечена принципиальная возможность повышения и стабилизации эксплуатационных свойств коррозионностойких сталей, легированных азотом, за счет снижения неравновесности структурного состояния расплава путем исключения превышения предельных для рассматриваемого химического состава значений концентраций азота.