表面皱折是铁素体不锈钢在成型过程中易发生在板带轧制方向的一种严重缺陷,通过细化凝固组织可以减轻起皱缺陷。为了获得细化的高等轴晶组织,一种新的凝固组织控制技术——振动激发形核技术被提出,针对该技术的研究更多集中在氯化铵溶液的模拟以及低熔点金属的实验研究,内容主要涉及晶核发生器表面的形核行为、形核后的剥离行为、剥离的晶粒在过热金属液中的下落熔化行为三个方面。从实际应用角度而言,振动激发形核技术还存在一个急需解决的关键问题,即如何避免高温金属液在冷却的晶核发射器上迅速形成凝固壳的条件。因此,必须进一步研究明确影响晶核发生器表面的形核的因素、剥离晶粒的主要来源以及振动条件下晶粒的剥离机理等问题。本文在振动激发形核技术的基础上,选择Cr17铁素体不锈钢,实验考察了浇注和冷却方式、浇注温度、振动强度、冷却强度对凝固组织的影响,并建立能够较好地描述铁素体不锈钢枝晶断裂行为的理论模型。研究结果表明,振动激发形核技术对铁素体不锈钢凝固组织尤其是柱状晶组织有显著的细化作用。在各种工艺参数中,振动频率的作用最大,振幅次之,浇注温度依次,冷却强度最小。通过对力学模型的分析发现,沿着树枝晶生长方向的力导致了剪切断裂,垂直于树枝晶生长方向的力则导致了树枝晶的弯曲断裂。影响树枝晶断裂的主要因素有振动频率、振幅以及过冷度,其中振动频率对树枝晶断裂的影响最大。振动频率影响晶粒细化的程度,振幅则影响晶粒细化的范围,而冷却强度影响柱状晶的生长范围。