不氧化法熔炼是我国中小型铸造不锈钢生产厂家采用的主要熔炼方法。虽然该方法具有工艺简单、生产成本低等很多优点,但由于缺乏降碳能力和钢液精炼过程,存在钢液非金属夹杂物多、不锈钢力学性能和耐腐蚀性能差等许多缺点。因此,研究在不氧化法工艺下通过微量元素的精炼和变质作用以提高不锈钢的性能具有重要的理论和现实意义。另一方面,作为应用最广泛的一类不锈钢——18-8型奥氏体不锈钢,在大多数情况下,必须经过固溶热处理后才具备良好的力学性能和耐腐蚀性能。而奥氏体不锈钢的固溶处理温度高、能耗大,特别是高温的处理会使工件产生严重变形,这在某此铸件,如船用螺旋桨上是不允许的。因此,研究控制铸态不锈钢晶间碳化物的形成,从而提高奥氏体不锈钢铸态性能的方法对扩大不锈钢在这些领域的应用有特别的意义。现有的研究表明,有些微量元素在一定条件下有抑制晶界碳化物析出的作用,所以利用这些微量合金元素在不锈钢结晶时抑制碳化物在晶界的生成,得到没有晶间碳化物的铸态组织也是有可能的。研究这些元素的加入量及不锈钢中的碳含量与晶界碳化物生成之间的关系,探讨这些元素对铸态不锈钢组织和性能的影响,可为得到可铸态使用的奥氏体不锈钢打下基础。本文在添加自制的不锈钢精炼剂精炼的基础上,系统研究了几种微量强碳化物形成元素对18-8型铸造不锈钢组织和力学性能的影响。主要的研究内容包括:着重研究了不同含锆量对不锈钢组织和性能的影响,分析了锆在不锈钢中的作用。研究了不同含铌量对不锈钢组织和性能的影响,分析了铌在不锈钢中的作用。研究了不同含钒量对不锈钢组织和性能的影响,分析了钒在不锈钢中的作用。研究了不同含碳量对不锈钢组织和性能的影响,分析了不同锆、铌、钒量与不同碳量之间对不锈钢组织和性能影响的相互关系。优化出一种能很好减少或消除不锈钢晶界富铬碳化物,显著提高铸态(不经过固<WP=5>溶处理)不锈钢的力学性能和耐腐蚀性能的变质剂。通过对微量合金元素锆、铌、钒在奥氏体不锈钢中的行为,锆、铌、钒及它们与碳的交互作用对奥氏体不锈钢组织和性能的影响的实验研究及对实验结果的分析探讨,得出以下主要结果: 不锈钢经微合金化处理后力学性能和耐腐蚀性能均有较大幅度的提高,力学性能和耐晶间腐蚀性能均好于国家标准值;铌元素能显著提高铸造不锈钢的力学性能和耐晶间腐蚀性能;锆元素能有效的改善钢液中夹杂物的形态和分布,具有一定的精炼作用,但降低了铸造不锈钢的耐腐蚀性能;钒元素对改善铸造不锈钢的组织,提高耐腐蚀性能有益,但影响不明显;钢液中存在一定量的钒、铌、锆等强碳化物形成元素时,可以减轻高含碳量对不锈钢耐腐蚀性带来的不利影响,并且适当提高碳含量对提高18-8不锈钢的抗拉强度和延伸率有利;最佳的合金元素加入量应在综合考虑不锈钢铸件对组织和性能指标的要求和生产成本的基础上确定。