非金属夹杂物对钢性能的影响

本文分析了钢中非金属夹杂物的形成以及非金属夹杂物的分布状态与材料性能的关系,钢中非金属夹杂物对加工工艺的影响和性能改善的方法,以及在选材时对非金属夹杂物的综合因素分析。     

钢中非金属夹杂物及其金相检验

对钢中非金属夹杂物按来源、化学成分和形态进行了分类,并依据金属学原理讨论了非金属夹杂物的危害以及对钢的各种性能的影响,详细介绍了各类非金属夹杂物的形态特征和分布特点以及在光学显微镜明场、暗场和偏光下的颜色,最后简单介绍了非金属夹杂物检验标准GB/T10561-2005的主要内容和技术要点。     

热加工对硫化物及氧化物夹杂的影响

随着制造业的发展,人们对钢材的质量提出了更高的要求,而夹杂物是影响钢材质量十分重要的因素之一.特别是对高强钢而言,夹杂物对其韧性的影响更加敏感.因此,研究冶炼过程中对夹杂物的控制及后续热轧和热处理工艺对钢中夹杂物的影响,是钢铁材料制造和加工过程中的一个重要课题.夹杂物对钢材的强度、塑性、韧性、抗疲劳性能、耐腐蚀性能都会产生重要影响.要减少夹杂物对钢材性能的影响,需从优化冶炼工艺开始.随着气泡去除夹杂物技术、真空碳脱氧技术及中间包电磁搅拌技术在冶炼过程中的应用,钢材中的夹杂物含量明显降低.然而,在目前工业化的生产环境中,仍然无法实现将钢中的非金属夹杂物完全消除.目前的研究已经表明,热轧和热处理过程对夹杂物也有重要影响,这对进一步控制夹杂物的尺寸、分布、形态,达到减轻夹杂物对钢材性能影响的目的具有重要的意义.因此,目前除了发展新的冶炼工艺以进一步降低钢中的夹杂物含量外,研究和阐明热加工工艺对夹杂物的影响也是研究重点.文中归纳了冶炼过程中先进的夹杂物控制技术及其原理,评述了热变形和热处理过程对夹杂物的数量、尺寸、分布、形态特征及类型产生的影响,对研究钢材在制造、加工过程中夹杂物的变化规律及控制具有参考价值.     

使用A法和K法检测帘线钢中非金属夹杂物含量的探讨

非金属夹杂物含量是衡量金属材料质量的一个重要指标,笔者通过对同一炉70级帘线钢盘条中的5个试样,分别利用GB/T 10561-2005中的A法和DIN 50602-1985中的K法进行非金属夹杂物含量测定,得到了两种不同的检测结论。通过探讨发现非金属夹杂物的宽度指标是产生两者检测结果差别的主要原因,建议在GB/T 10561-2005的后期修订过程中,考虑非金属夹杂物宽度指标对评定结果的影响。     

大锻件内非金属夹杂物的形成及防止措施

介绍了大锻件内非金属夹杂物的形成过程,非金属夹杂物的机械性能和特性对钢质零件内在性能的影响及防止非金属夹杂物产生的措施.     

非金属夹杂物特性对钢铁材料疲劳性能影响的研究进展EI北大核心CSCD

本文综述了非金属夹杂物对钢铁材料疲劳性能的影响及研究现状,从夹杂物的角度出发,首先介绍非金属夹杂物特征提取的最新研究进展,分别从实验测量方法和数学公式科学统计方法两方面进行论述;其次根据夹杂物对于疲劳损伤的主要原理,介绍5种应用较为广泛的定量化分析夹杂物特征参数与钢材疲劳性能的数学模型;然后以夹杂物的形貌特征、力学性能以及与基体之间的相互作用为出发点,探究非金属夹杂物的特性对重载零件钢材疲劳性能的影响。最后指出从多角度解析非金属夹杂物对钢材疲劳性能的主要作用机理,构建非金属夹杂物对钢材疲劳寿命预测模型是未来该领域的研究重点。     

钢中夹杂物检验及DIN 50602—1985标准中夹杂物评定方法

介绍了钢中夹杂物的评定方法，分析了DIN 50602—1985标准中夹杂物宽度、长度和OG型夹杂物的评定方法。结果表明：DIN 50602—1985标准规定用夹杂物面积评定夹杂物级别，这样更能凸显夹杂物对钢性能的影响；对于超长的单个串条状夹杂物，建议采用夹杂物整体长度和宽度对夹杂物进行评级，不进行分割降级和额外标注尺寸；根据DIN 50602—1985标准中图1计算了夹杂物面积，再根据该标准中表3计算夹杂物的面积，得出二者对OG型夹杂物的评定界限值基本相同，由此可根据OG型夹杂物的直径来评定夹杂物的级别。     

X80管线钢中非金属夹杂物的检验及其对钢性能的影响

根据GB／T10561--2005并结合检验实例,介绍了X80管线钢中各种非金属夹杂物的形态及其特征;并分析了夹杂物对钢性能尤其是焊接性能的影响。结果表明：X80管线钢中含有GB／T10561--2005中规定的A,B,C,D及DS各类夹杂物;钢中的夹杂物除了对力学性能和耐腐蚀性能有影响外,对X80管线的钢焊接性能影响也较大。     

国内外钢中非金属夹杂物检验标准解析

介绍了国内外主要的钢中非金属夹杂物检验标准,并对其进行了分析比较。结果表明:国内外非金属夹杂物检验标准虽然很多,但其评价方法基本可归纳为两大类,即最差视场法和平均视场法,前者较适用于夹杂物的常规检验,后者则适用于特殊重要件或纯净度较高钢中夹杂物的检验;然而对于同一视场中的非金属夹杂物含量,不同标准得到的评估结果基本一致。     

钢凝固过程元素偏析和夹杂物生成预报模型研究进展

钢中的非金属夹杂物对钢的加工和服役性能有重要影响,夹杂物的准确预测和表征可以为优化控制夹杂物形态和性质提供指导。近年来,由于计算机和数学物理模型的不断发展,钢中夹杂物预测模型也得到了很大发展。本文总结和分析了钢凝固过程中元素偏析、夹杂物生成预报模型和精炼-连铸耦合夹杂物预测模型的最新进展。这些模型均可在一定程度上预测钢中夹杂物的组成和数量,但难以预测夹杂物形成的过程。基于此,本文提出一种基于二步形核理论预测凝固过程中夹杂物析出的新思路。     

高铁弹条钢夹杂物塑性化控制的热力学分析

提高高铁弹条钢的疲劳性能,除了要求弹条钢具有较高的纯净度外,还必须控制弹条钢中的非金属夹杂物。弹条钢中存在的脆性和不变形非金属夹杂物是弹条钢疲劳断裂的重要原因,所以必须控制弹条钢中的夹杂物为低熔点和具有良好的变形能力。借助Factsage热力学计算软件对1873K时钢液与夹杂物间的平衡进行了计算,确定了生成具有良好变形能力的低熔点CaO-SiO2-Al2O3系夹杂物所需要的钢液成分。结果表明：将夹杂物的成分控制在CaO-SiO2-Al2O3系的低熔点区域2中时,钢液中的溶解氧含量为（1～3）×10^-6,远远低于将夹杂物成分控制在低熔点区域1中时的溶解氧的含量,此时可以同时实现夹杂物塑性化和钢液纯净化的要求。     

钢液预处理→120t转炉→钢包精炼→真空脱气→连铸流程生产GCr15轴承钢的纯净度

对7炉采用钢液预处理→120t转炉→钢包精炼→真空脱气→连铸流程生产的GCr15轴承钢进行了氧、氮及残余元素含量分析、非金属夹杂物评级、夹杂物电子探针观察和能谱分析以及电解夹杂物等分析。结果表明:采用该流程生产的GCr15轴承钢的纯净度较高,尤其是氮元素含量和残余元素含量均比电炉流程生产的GCr15轴承钢明显降低;钢中的夹杂物主要是铝酸钙和氧化铝,也有少量的硫化物和氮化物,而且总是以复合夹杂物的形式存在。     

钢中非金属夹杂物对疲劳性能的影响

本文研究了38CrMoAlA和30CrMnSiA两种钢中所含夹杂物对疲劳性能的影响。研究结果表明:在夹杂物含量基本相同的条件下,夹杂物的大小、形状及分布特徵对疲劳寿命具有明显的影响。夹杂物的颗粒大小直接支配着裂纹的成核与扩展,当夹杂物的平均直径大于40μm时,由夹杂物引起疲劳失效的比率可达95％以上。因此,在控制夹杂物含量的基础上,通过减小夹杂物颗粒尺寸和改变不利的几何形状及分布,可减缓夹杂物对疲劳性能的有害影响。     

真空碳脱氧对非金属夹杂物的影响

非金属夹杂物对电站转子锻件的质量产生重大的影响。多年来,它是不允许用碱性平炉冶炼这一类高级优质合金钢的主要原因。本文在真空碳脱氧碱性平炉转子钢的试验中,就非金属夹杂物的特性,分析了真空碳脱氧这一新的工艺对转子锻件中非金属夹杂物的影响。分析结果表明,经真空碳脱氧处理后,非金属夹杂物含量下降56％,同通常作为生产电站转子锻件的主要冶炼设备——酸性平炉冶炼、大气浇注的转子钢相比,平均低77％,比真空浇注的低27％。夹杂物的颗粒更加细小,颗粒度更均匀。尤其是经过真空碳脱氧处理后,转子锻件中的硫化物,由酸性平炉的条状、线状,改变为球状或纺锤形。分析了硫化物形态变化的原因,揭示了真空碳脱氧以改善转子锻件质量(尤其是横向冲击韧性)的实质。     

熔速对氩气保护GH4169G合金电渣锭组织及夹杂物的影响

研究了熔速对氩气保护GH4169G电渣锭宏微观组织及非金属夹杂物的影响。结果表明:适当增加熔速有利于缩短铸锭的局部凝固时间,减小二次枝晶间距,从而细化枝晶组织,但对Nb、Ti等易偏析元素沿径向的宏观分布影响不大。熔速对GH4169G铸锭中的夹杂物类型影响较小,主要为氧化物、氟化物和氮化物三类。夹杂物在铸锭表面最多,向内部迅速减少并趋于稳态。铸锭内部夹杂物多以氧化物为核心,氮化物为次外层,碳化物为最外层的双层或三层结构。采用MeltFlow-ESR模拟方法,分析了熔速对重熔过程中夹杂物运动轨迹的影响,发现提高熔速有利于夹杂物向铸锭表面运动,降低铸锭表面夹杂物富集区的厚度和铸锭内部夹杂物的数量。此外,提高熔速有利于缩短夹杂物析出长大的时间,降低夹杂物尺寸。     

非金属夹杂物对钢制零件产品质量的影响

利用光学显微镜对钢制零件中常见的非金属夹杂物的形貌特征进行了观察，并结合生产实际分析了不同类型的非金属夹杂物对钢制零件产品质量的影响。     

矿山支护用热轧36U型钢开裂分析

通过分析化学成分、显微组织和夹杂物对矿山支护用热轧36U型钢开裂的原因进行了分析。结果表明:非金属夹杂物是导致36U型钢开裂的主要原因,基体中带状组织严重,并存在异常贝氏体组织均能引起钢材开裂。并提出了预防措施。     

FGH96合金反复镦拔与挤压缺陷对比分析

对FGH96合金反复镦拔变形与挤压变形两种制坯工艺的夹杂缺陷水平进行了比较,并分析了不同变形状态下非金属夹杂物的形变特性。结果表明:反复镦拔变形后,锻件内检测到的非金属夹杂物数量有不同程度的增多,超标缺陷成倍增长;而FGH96合金挤压+等温锻造变形后,锻件内检测到的非金属夹杂物数量明显减少,纯净度水平有大幅提高。从微观夹杂物形貌的变形特性来看,等温锻造变形时在垂直于变形方向合金中夹杂物缺陷的尺寸增大;反复镦拔变形时,合金中原有非金属夹杂物缺陷聚集使可检测到的缺陷面积增大;而在挤压变形过程中,夹杂物缺陷在挤出方向被拉长成不连续的线状,每个方向上夹杂物的面积均减小;FGH96合金挤压+等温锻造变形后夹杂缺陷的大小主要由挤压变形后夹杂缺陷破碎情况决定;因此大挤压比变形可有效破碎合金中非金属夹杂物,改善锻件质量。     

电渣重熔马氏体时效钢中的非金属夹杂物研究

本文应用电子扫描法(SEM+EDS)和金相法,对真空感应熔炼(VIM)及随后进行电渣重熔(ESR)的改进型18NiNb马氏体时效钢中的非金属夹杂物进行了定性和评级分析。结果表明,电渣重熔对去除钢中的硫化物和尺寸较大的单颗粒夹杂效果明显,电渣重熔后钢中的夹杂物主要为细小的氧化物夹杂,数量明显减少、且呈弥散分布,进一步提高了18NiNb合金钢的钢锭质量。     

非金属夹杂物对高铁轴承疲劳寿命的影响

在高铁轴承钢的冶炼和生产制造过程中,总是不可避免地带有非金属夹杂物,这些非金属夹杂物的存在会破坏金属基体的连续性,严重影响高铁轴承的疲劳寿命。本文通过求出在径向力和轴向力作用下高铁轴承的接触载荷分布,考虑受力最大的滚子与轴承套圈接触时,轴承外圈滚道所包含的夹杂物,采用疲劳寿命基础理论,利用局部应力-应变的方法,分析了夹杂物的位置、大小和数量对轴承疲劳寿命的影响,建立了高铁轴承钢中非金属夹杂物对轴承接触疲劳寿命影响的定量关系。