１．材料特性

　　由于氮是强烈的奥氏体化元素，在“Cr-Mn-N”系不锈钢中，wN＝0.015%时，钢的金相组织为铁素体；，wN＝0.13%～0.33%时，钢的金相组织为铁素体和奥氏体；wN＝0.58%时，则可获得单一奥氏体。

　　但在实际生产中，对钢中的含氮量应严格控制，因为在一般的熔炼条件下，氮的加入量超过一定数量时，由于氮的析出及氮析出时促进了氢的析出，使铸件容易产生气孔和疏松缺陷。

　　钢中的Cr、Mn、Mo等元素会降低氮在钢中的活度，提高氮在钢中的溶解能力，而Ni、Si、C会减少氮在钢中的溶解度。氮在钢中的溶解度遵循西华特定律，从气相中吸氮受西华特定律限制，所以需要合适的熔炼技术，使在一般压力条件下的氮含量远超过热力学平衡时的氮含量，以便氮以间隙原子或氮化物的形式存在于钢中。

　　由于碳在钢中形成碳化物，对奥氏体不锈钢的耐腐蚀性能危害极大，所以C尽可能降低，因此宜控制wC＝0.12%～0.15%。

　　铬是使不锈钢具有抗腐蚀能力的基本元素，当wCr＞12%时，钢的抗腐蚀性能发生突变，因此应控制wCr＝16.5%～17.75%。

　　镍是促进奥氏体形成的元素，具有良好的抗腐蚀能力，并且是贵重的合金材料，“Cr-Mn-N”系不锈钢就是为了减少镍的加入量，节约成本，但是加入少量的镍配合其他元素使用，能提高钢的综合性能。

　　锰也是奥氏体形成元素，可以部分代替镍的使用，同时锰的加入也利于氮的溶解，不足之处是降低钢的耐腐蚀性，因此应控制wNi＝11%～12.5%。

　　综上所述，要获得单一的奥氏体组织，熔炼过程中，在加入适量的锰和铬后，再以氮化物的形式加入氮。

　　2. 化学成分控制

　　（1）ZG1Cr17Mn12Ni2N化学成分要求如表1所示。

（2）为保证钢液中氮的固溶及铸件良好的综合性能，钢液的内控化学成分按表2所示范围进行控制。

　　3. 熔炼过程控制

　　（1）电弧炉操作 采用返回法熔炼，使用优质废钢，以确保钢液的磷含量不超标。高碳铬铁和低碳铬铁铺于炉底，钢液的熔清碳含量按wC＝1.5~1.7%控制。氧化期吹氧脱碳至wC＝0.6~0.7%，氧化期结束后扒净钢渣，加入金属锰、硅铁、硅钙块、铝块等进行沉淀脱氧。

　　铬含量按上限控制，镍含量按中上限控制。低碳锰铁和金属锰在钢渣充分还原后加入，锰含量超出规格上限wC＝0.5%。

　　还原期流渣操作后重新造新渣，进行脱硫操作，扩散脱氧剂采用碳粉、硅钙粉及铝粉，要做到还原充分。通过换渣操作及充分的还原，将硫含量脱至wC＝0.015%以下。扒渣后出钢，电弧炉出钢温度为1700~1720℃。

　　（2）LF＋VOD精炼操作 入罐进入LF工位后重新造渣，并送电升温，进行还原脱硫操作。脱硫至硫含量＜0.01%，升温至1660~1680℃后，吊包至扒渣平台进行扒渣操作。

　　扒渣后吊包入罐进入VOD工位，抽真空后进行真空吹氧脱碳操作，吹氧压力为0.9~1.0MPa，氧浓度仪出现拐点后停止吹氧，继续抽真空进行真空碳脱氧操作，在133Pa真空度下保持10~15min。

　　破真空后加入造渣材料和脱氧剂，继续抽真空进行真空还原，在133Pa真空度下保持15~20min。

　　真空还原结束后加入氮化铬铁进行氮的配入，配氮时要考虑到钢水中原有的氮含量为0.015%左右，并对化学成分进行微调，化学成分、钢水温度合适后喂钙铁线进行终脱氧。

　　成分合格、温度合适则吊包浇注。根据铸件的壁厚，通过熔点计算及合适的过热度，所以规定浇注温度为1555~1565℃较适宜。

　　4．结果分析

　　（1）化学成分分析 如表3所示。

　　（2）性能分析 如表4所示。

　　（3）金相分析 随机取两块试样做金相组织分析，金相图见图1、图2（高氯化铁腐蚀100×），由图可见铸件材料的金相组织为单一奥氏体组织。

　　（4）X射线检测 每件铸件均进行X射线探伤，探伤标准为《ASTME1860》，通过对铸件内部质量的检测，可以进行铸件缺陷的分析判定及工艺方案的验证和改进。我们生产的铸件经过探伤，二级合格率达到90%以上。

　　5．结语

　　通过充分的技术及生产准备，冶炼出了合格、优质的ZG1Cr17Mn12Ni2N铬锰氮不锈钢的钢液，成功地生产出了合格的铸件，满足了客户的需求。同时获得了ZG1Cr17Mn12Ni2N铬锰氮不锈钢的工艺参数，掌握了此种钢熔炼方法，为我公司以后生产此类钢种打下了基础，同时增大了我公司的生产领域。