不同冶炼工艺的A286沉淀硬化不锈钢中夹杂物对比探讨

A286奥氏体沉淀硬化不锈钢(国内也称GH2132高温合金)是一种应用广泛的650 ℃以下使用的高温紧固件材料。该材料在实际生产使用中,使用了电炉+炉外精炼+电渣重熔(EAF+LF+ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)两种冶炼生产工艺,而到目前为止国内对这两种工艺生产的A286不锈钢材料还未进行系统的对比研究。实验将以上两种冶炼工艺的A286试验钢作为研究对象,使用Aspex夹杂物分析仪、扫描电镜(SEM)等试验工具,对两种试验钢的组织,非金属夹杂物的种类、成分、粒径大小及分布、形态等差异及特点进行了对比研究。结果表明,EAF+LF+ESR冶炼的试验钢中的夹杂物数量、面积是VIM+VAR工艺试验钢的3倍以上;两种试验钢中的夹杂物均有TiC、TiN、Ti(C,N)等种类,前者的夹杂物以TiN夹杂物为主,且多为大尺寸链状,纵横比较大,形状较复杂,对材料室温力学性能和耐腐蚀性能不利;后者的夹杂物以TiC为主,尺寸较小且形状较简单。通过将A286试验钢中的N质量分数控制在0.001%以下,可以将含Ti夹杂物的数量、大小等控制在较低的水平。EAF+LF+ESR工艺由于自身工艺特点,试验钢中P含量较高,约为VIM+VAR工艺试验钢P含量的10倍,据资料可能有利于A286不锈钢的高温蠕变性能。研究结果可为在不同环境和服役要求下使用A286不锈钢提供技术参考。     

高性能GCr15轴承钢中夹杂物控制与疲劳性能

GCr15轴承钢的冶炼工艺对钢的疲劳性能具有显著影响。研究了LF+VD、电渣重熔(ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)冶炼工艺对钢中氧、氮、硫的质量分数和非金属夹杂物的分布特征以及疲劳性能的影响规律。结果表明,VIM+VAR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.000 5%和0.001 6%,夹杂物总数量仅为1.54个/mm~2。ESR冶炼钢中氧和氮的质量分数分别为0.001 8%和0.011 0%,夹杂总数量为17.78个/mm~2,夹杂物尺寸均小于13μm。LF+VD冶炼钢中硫的质量分数为0.002 6%,钢中硫和氧的质量比为3.7,夹杂总数量最多为20.73个/mm~2,大于13μm的夹杂物中CaS和CaS与Oxide复合夹杂比例较高。旋转弯曲疲劳试验结果表明,LF+VD、ESR和VIM+VAR冶炼钢的安全疲劳极限分别为980、1 164和1 158 MPa,引起疲劳破坏的夹杂物类型与制备工艺有关,LF+VD冶炼钢的夹杂物有CaS、CaS(Oxide)和CaO·Al_2O_3,ESR冶炼钢的夹杂物有Al_2O_3和CaO·Al_2O_3,VIM+VAR冶炼钢的夹杂物有TiN、MgO·Al_2O_3和CaS(Oxide)。依据真实应力因素和疲劳寿命,钢中夹杂物的危害程度由大到小依次为TiN、CaO·Al_2O_3、MgO·Al_2O_3、Al_2O_3、CaS(Oxide)和CaS,夹杂物类型和尺寸的不同导致了GCr15轴承钢安全疲劳极限的差异。     

奥氏体不锈钢夹杂物控制工艺技术探讨

奥氏体不锈钢中的夹杂物影响钢材的抗腐蚀性能,对塑性、韧性和抗疲劳性能均有不利的影响。叙述了中航上大高温合金材料有限公司采用EAF+AOD+LF生产奥氏体不锈钢时夹杂物控制的主要工艺,分析了夹杂物的主要来源与产生机理,工艺设计时对冶炼过程夹杂物的控制进行了系统的策划。通过加强原辅材料控制,优化AOD脱氧制度,LF精炼采用钙处理和弱搅拌工艺对夹杂物进行变性处理,模铸浇注采用氩气保护浇注等技术手段,最终实现了钢中各类夹杂物含量的降低和稳定控制,满足了核电、压力容器等高端不锈钢管坯的质量要求。     

热作模具钢H13的非金属夹杂物研究

 通过对EAF－LF－VD－MC－ESR工艺生产模具钢H13各工艺环节系统取样,采用多种分析方法分析夹杂物的形貌、尺寸、数量及组成,系统研究了H13钢生产过程中夹杂物演变规律,同时对模具钢中TiN和VC夹杂物的析出进行了理论分析,并提出了生产过程中控制TiN和VC夹杂物析出的措施。     

冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响

 为了研究冶炼工艺对15-5PH不锈钢疲劳性能的影响,通过ASPEX夹杂物分析、拉压疲劳试验和扫描电镜等手段并结合裂纹扩展速率试验,研究了冶炼工艺对15-5PH不锈钢中夹杂物的粒径分布和疲劳性能的影响,并对比了两种试验钢裂纹扩展速率的大小。结果表明,VIM+VAR工艺冶炼的1号试验钢总氧质量分数较低,夹杂物尺寸较小且质量分数较低,1号试验钢的疲劳强度比单真空工艺冶炼的2号试验钢高30 MPa,通过疲劳断口SEM观察,1号试验钢在表面基体起裂,2号试验钢的裂纹源是次表面的Al₂O₃夹杂物;相同条件下,1号试验钢裂纹扩展速率大于2号试验钢。     

冶炼工艺对FGH96合金洁净度的影响

研究了不同冶炼工艺对粉末高温合金洁净度影响，通过扫描电镜及能谱仪对比研究了真空感应熔炼(VIM)、真空水平连铸(VHCC)和真空感应熔炼(VIM)+电渣重熔(ESR)3种冶炼工艺对FGH96母合金棒料杂质元素含量及夹杂物成分、形貌、尺寸、数量的影响。研究结果表明，采用VHCC或VIM+ESR双联工艺比采用VIM单联工艺制备的粉末母合金具有更高的洁净度。3种冶炼工艺生产的母合金棒料中夹杂物均由氧化物夹杂、碳氮化物夹杂和以氧化物为核心的碳氮化物复合夹杂组成。VIM单联制备的母合金棒料夹杂物数量和尺寸明显高于VHCC和ESR生产的棒料；VHCC棒料中夹杂物数量最少，且分布均匀；ESR棒料夹杂物尺寸最小，但边缘处夹杂物数量最多。3种工艺生产的棒料通过等离子旋转电极制粉后，筛出的夹杂物数量变化趋势与母合金基本一致，VIM+ESR冶炼工艺可以有效提高FGH96合金棒料及其粉末洁净度。     

409L不锈钢冶炼过程夹杂物特征及成因

  对409L不锈钢AOD LF CC冶炼过程的不同阶段取钢样,利用扫描电镜和能谱仪研究了钢液中夹杂物的类型,并分析了夹杂物的形成原因。结果表明：AOD钢液中夹杂物主要为CaO SiO2 Al2O3 MgO;LF中夹杂物主要为MgO Al2O3 TiOx;中间包中夹杂物主要为MgO Al2O3 TiOx和TiN。     

GH3128 合金"VIM + ESR”和“NVIM + ESR”冶炼过程中的脱气行为及夹杂物研究

利用氧氮分析仪对"真空感应熔炼+电渣重熔"（VIM+ESR）和"非真空感应熔炼+电渣重熔"（NVIM+ESR）两种冶炼工艺下冶炼GH3128合金中的氧含量、氮含量进行检测,并进行了脱氧、脱氮的热力学计算;利用ASPEX扫描电镜分析了两种冶炼工艺下GH3128合金中夹杂物的成分、尺寸分布以及数量。结果表明,采用"VIM+ESR"工艺更能有效的去除合金液中的氮,夹杂物类型主要是Al-Ti-O型复合氧化物夹杂,还有少部分的Al₂O₃、TiO_x氧化物夹杂,而采用"NVIM+ESR"的双联工艺,合金中产生的夹杂除氧化物夹杂类,还有硫化物、氮化物夹杂;且采用真空冶炼工艺更能有效降低夹杂物数量,并细化夹杂物。     

电炉与转炉流程50Mn环件非金属夹杂物的对比分析

利用ASPEX夹杂物分析仪分别对转炉与电炉冶炼环件进行了夹杂物定量分析,从夹杂物数量、种类和尺寸等方面对两种冶炼方式下的夹杂物情况进行了对比分析,结果表明,环件用钢的夹杂物主要有MnS类、氧化物+TiN类以及MnS+氧化物类三种,且氧硫复合型夹杂物占绝大多数,转炉钢中的硫化物比例较高,而电炉钢中的氮氧化物类夹杂物比例较高;电炉钢环件中的大尺寸夹杂物数量明显少于转炉钢环件,但是电炉钢环件中氮氧化物这类脆性夹杂物所占大尺寸夹杂物比例显著升高。     

430不锈钢冶炼过程的夹杂物

 在430不锈钢冶炼过程的AOD结束、LF结束及中间包浇注末期分别取钢样,利用扫描电镜和能谱仪分析了夹杂物的类型及形貌特征,并探讨了夹杂物的演变规律及其形成原因。研究得知:随着冶炼过程的进行,钢液中总氧含量有所降低,夹杂物的含量逐渐减少,尺寸逐渐变小。夹杂物类型：AOD中主要为CaO-SiO2-MgO;LF和连铸中间包中主要为CaO-SiO2-MgO-Al2O3,但成分略有不同;中间包中发现有含MnO的夹杂物。AOD末期CaO-SiO2-MgO系夹杂物成分与炉渣成分接近;在LF以及中间包中夹杂物的成分与精炼工艺、保护浇注和钢液温度的降低有关。     

不同冶炼方法对扭杆弹簧钢超高周疲劳性能的影响

摘要：以一种新型扭杆弹簧用高强钢（代号N1）为研究对象,采用真空自耗(VAR)和电渣重熔(ESR)冶炼方法制备得到2种实验钢（N1 VAR、N1 ESR）。研究了VAR、ESR冶炼方法对实验钢洁净度和超高周疲劳性能的影响。结果表明：采用电渣重熔工艺冶炼的N1 ESR试验钢中氧的质量分数为9×10-6,而采用真空自耗冶炼工艺的N1 VAR试验钢中氧的质量分数仅5×10-6,N1 VAR中氧化物夹杂数量和尺寸减小,夹杂周围裂纹萌生驱动力减小,超高周疲劳强度较高,疲劳寿命增加。     

Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺

为了研究Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺,采用加压感应炉+保护气氛电渣重熔工艺进行Mn18Cr18N高氮奥氏体不锈钢的冶炼工艺试验,冶炼过程中采用氮化合金与加压氮气渗入相结合的方法增氮。结果表明,随着氮气分压的增加,钢中氮质量分数随之增大;当冶炼过程中氮气分压提高0.03 MPa时,能够成功抑制皮下气泡的生产;试验钢经保护气氛电渣重熔后,钢中夹杂物会普遍降低,主要为细小的方形TiN夹杂。     

不锈轴承钢真空制备过程洁净度及碳化物变化

 为了提高G102Cr18Mo高碳不锈轴承钢的洁净度、细化碳化物组织,采用真空感应熔炼、两次真空自耗重熔、大锻压比锻造的工艺路线,研究了真空处理及大锻压比锻造对化学成分、气体含量、夹杂物分布、二次枝晶间距及碳化物颗粒度的影响。研究结果表明,真空感应熔炼过程(VIM)中,随着铝含量的增加,碳的脱氧能力大幅降低,即使铝质量分数为0.003%也对碳的脱氧能力有明显的阻碍作用;真空自耗重熔过程(VAR)由于高的真空度、高的重熔温度等热力学条件以及反应动力学条件的改善,氧含量显著降低,第一次自耗重熔后氧质量分数从0.001 49%降低至0.000 57%,降低了61.7%,第二次自耗重熔后氧质量分数降低至0.000 50%。真空感应熔炼、真空自耗重熔过程,夹杂物的成分变化不大,主要以Al-Si夹杂为主,其次为Al₂O₃夹杂,再次为MnS夹杂、Mg-Al-Ca、Mg/Ca-Al夹杂。双真空冶炼后,钢中夹杂物主要为0～5 μm的细小夹杂物,未发现大于20 μm的夹杂,含有少量10～20 μm的夹杂,钢的洁净度大幅度提高。在真空自耗锭横断面上,从边部向芯部二次枝晶的形貌变化不大,二次枝晶间距逐渐增大,但是变化趋势缓慢,二次枝晶间距为85～95 μm,这主要得益于低的自耗重熔速度。对真空自耗锭进行大变形处理,最终锻造成40 mm的圆棒,碳化物颗粒的最大尺寸不大于20 μm,平均尺寸为15 μm,且没有碳化物聚集的现象。低的自耗重熔速度和大锻压比锻造是碳化物细化的关键。     

电渣重熔对FeCrAl不锈钢中夹杂物的影响

应用扫描电镜(SEM)及X射线能谱分析仪(EDS)对真空感应炉熔炼(VIM)和电渣重熔炉熔炼(ESR)的FeCrAl不锈钢中夹杂物的成分、形貌、数量、大小进行统计分析。结果表明,AlN是2个钢锭的主要夹杂物,电渣重熔过程中产生的高熔点稀土化合物可作为AlN析出的异质核心。电渣重熔使自耗电极中尺寸大于10μm的夹杂物基本消失,ESR锭中尺寸小于5μm的夹杂物达到86.7%。电渣重熔减小了AlN的平均尺寸,去除了大尺寸的AlN,使AlN的总面积明显减小。热力学计算结果表明,VIM锭中AlN可以直接在液相中析出;ESR锭中氮含量的降低造成AlN不能直接在液相中析出,随着凝固的进行,[Al]和[N]在残余液相中富集,当凝固分率大于0.615后,AlN才能在凝固前沿的残余液相中析出。     

Corrosion Behavior of TiC Particle‐Reinforced 2Cr13 Stainless Steel

The corrosion behavior of TiC particle‐reinforced 2Cr13 stainless steels prepared by in situ reaction and electroslag remelting (ESR) was investigated using potentiodynamic polarisation measurements and immersion tests. The addition of TiC particles to 2Cr13 stainless steel impeded rapid pit propagation but maintained a high corrosion rate in the whole immersion time investigated. The TiC addition developed finer matrix structure, the formation of Cr‐rich carbides and high dislocation density around the TiC particles before corrosion, which results in an increasing corrosion rate and preferential pitting attack at the steel matrix/TiC interface. Although the corrosion resistance of 2Cr13 stainless steel is sharply decreased due to TiC addition, it is significantly improved after the ESR process. This is attributed to the more uniform distribution and smaller size of TiC particles, the increase of value of χ in TiCχ and the elimination of the porosity in TiC particle‐reinforced 2Cr13 stainless steel after the ESR process.     

MnS形态对超高强度钢韧性的影响

 利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了2种不同冶炼工艺生产的G50钢中夹杂物类型和尺寸分布。结果表明：随MnS复合夹杂物中钙含量的降低,MnS变形程度逐渐加重,纵横比随之增大。“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢的韧性(冲击韧性和断裂韧性)明显得到改善。由于“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢中夹杂物的钙含量均较高,纵横比小于“真空感应炉熔炼+真空自耗重熔”冶炼钢,因而有利于改善G50超高强度钢的韧性。     

冶炼方法和热处理工艺对0Cr12Mn5Ni4Mo3Al 高强不锈钢带力学性能和组织的影响

 研究了热处理对采用电炉+炉外精炼（LF）+电渣重熔冶炼的工业用和实验室50 kg真空感应炉+电渣重熔冶炼的试验用0Cr12Mn5Ni4Mo3Al高强度不锈钢带（0.8 mm和0.5 mm）的力学性能和组织的影响。结果表明,实验室得到的钢材更为洁净,组织中保留有合理的残余奥氏体含量;与采用同样热处理制度的工业钢带相比,在保持或提高伸长率的同时,抗拉强度提高50~85 MPa,杯突值提高1~3 mm;适当调节Cr、Ni的当量比以及采用合理的锻造、轧制工艺可以消除钢带组织中δ 铁素体的不利影响,更大限度发挥材料潜力。