稀土在BNbRE重轨钢中的作用机制

通过化学分析、金相观察和理论分析,研究了稀土在BNbRE重轨钢中的存在状态和含量的变化规律,以及它对钢的硫化物夹杂、微观组织和性能的影响机制。研究发现,对于BNbRE重轨钢,加入大量的稀土并不能增加钢中固溶稀土的含量,固溶稀土的含量均保持在0．0012％以下。少量的固溶稀土可以细化BNbRE重轨钢的奥氏体晶粒和珠光体片层结构。在本实验条件下,BNbRE重轨钢的最佳稀土加入量约为0．02％,此时BNbRE重轨钢的塑性和冲击韧性得到显著提高。     

稀土对BNbRE重轨钢微观组织的影响

通过实验测定、金相观察和理论分析,系统研究了稀土在BN bRE重轨钢中的赋存状态和存量的变化规律,及其对微观组织的影响作用机制。研究发现,对于BN bRE重轨钢而言,加入大量的稀土并不能增加钢中的固溶稀土含量,固溶稀土含量均保持在0.0012%以下。少量的固溶稀土可以细化BN bRE重轨钢的奥氏体晶粒度和珠光体片层结构。     

稀土在重轨钢中的存在形式以及对组织结构的影响

本文通过冶炼不同稀土加入量的重轨钢的试验,研究分析了不同稀土含量在重轨钢中的存在形式以及对组织结构的影响。结果表明:钢中稀土大部分是以稀土氧化物、稀土氧硫化物,稀土硫化物以及复合稀土夹杂形式存在,只有极少量稀土固溶于基体中,其数量随稀土加入量的增加而增高。固溶稀土主要存在于晶界上,少量存在于晶内缺陷等处,固溶稀土降低磷在晶界上的偏聚;高熔点的弥散分布的稀土夹杂物使得钢的铸态组织细化;固溶稀土使得钢的晶粒细化,奥氏体长大倾向降低,并且使珠光体中的渗碳体变薄、变短,且发生弯曲,甚至使之断裂,成为不连续的短棒状渗碳体,珠光体片间距减小。     

稀土元素在洁净重轨钢中存在状态的热力学模型研究

建立了可以定量描述洁净稀土重轨钢凝固过程中成分偏析与夹杂物析出的耦合热力学模型,经文献验证,模型具有较高精度。通过模型分析了稀土加入量对洁净钢中夹杂物的析出规律与稀土存在状态的影响。得出在洁净重轨钢中加入稀土可以变质钢中MnS、Al₂O₃夹杂;钢中首先析出稀土氧硫化物(或稀土铝酸盐),其次是稀土硫化物,最后是稀土氮化物;在同一稀土加入量条件下,固溶La的量要大于固溶Ce的量。     

钢中稀土与铌、钒、钛等微合金元素的相互作用

介绍了钢中稀土与微合金化元素的相互作用,微合金化元素可以增大稀土在钢中的固溶量,稀土可以细化钢中微合金元素沉淀相,增强微合金化元素在钢中的作用。     

钢中稀土微合金化作用与应用前景

低氧硫钢中室温下稀土固溶量达10-5～10-4,MnS夹杂完全变质后,稀土固溶量显著增加,酸溶铝,Nb,Ti均有利于提高钢中稀土固溶量.固溶稀土偏聚在晶界,减少硫、磷在晶界的偏析,渗碳体中固溶稀土多于铁素体.稀土和碳相互作用,减少珠光体数量、珠光体片间距和渗碳体厚度,细化珠光体组织,提高硬度.稀土对钢的强度影响具有两面性,稀土能提高锰碳钢的屈强比和有利于改善低合金高强度钢的强韧性.稀土在低合金高强度钢中有广泛的应用前景,发展具有中国资源优势的稀土微合金钢有重要的意义.     

BVRE重轨钢奥氏体长大行为的动力学研究

以BVRE重轨钢为研究对象,通过真空冶炼、锻造和轧制工艺制备合格的重轨钢试样.在此基础上,系统研究稀土重轨钢奥氏体晶粒的长大动力学.实验结果表明,随着加热温度的提高,稀土重轨钢奥氏体晶粒呈指数关系长大;随着保温时间的延长,稀土重轨钢奥氏体晶粒长大呈抛物线规律.重轨钢中添加微量的稀土,可以明显降低不同加热条件下的奥氏体晶粒尺寸.模型计算结果表明,重轨钢的奥氏体晶粒长大公式分别为:d4.80=d4.800+ 2.82×1028texp(- 556450/RT)(不加稀土)和d5.34=d5.340 +4.52×1032texp(- 646890/RT)(稀土重轨钢).稀土主要通过晶界的偏聚机制使奥氏体晶粒长大激活能由556450J·mol-1增加到646890J·mol-1,从而抑制奥氏体晶粒尺寸的增加.     

RE对耐候钢中P偏析的影响

研究了在不同冷速下添加RE对耐候钢中P元素宏观偏析的影响.研究发现,在钢中添加0.060%～0.380%量的RE,其固溶量可以达到0.006%～0.017%,这部分固溶稀土可以起到微合金化的作用,能够明显细化枝晶,增加等轴晶率,可以明显改善耐候钢中P元素的宏观偏析.继续加入过量的RE并不能提高其固溶含量.     

稀土对钢轨钢相关性能的影响研究

通过实验研究、金相观察和工业试验分析,研究了稀土对钢轨微观组织和性能的影响.研究发现,稀土处理对高碳钢中硫化物夹杂物形态有较好的变性功能,少量的固溶稀土可以细化钢轨钢的珠光体片层结构,从而改善钢轨的性能.     

稀土加入时机对重轨钢成分及夹杂物影响

针对重轨钢“BOF→LF→VD→CC”生产工艺中不同时机添加稀土的效果进行工业试验研究，通过对不同工序加入稀土的重轨钢铸坯进行取样，对样品的稀土含量及夹杂物尺寸、数密度、形貌等进行分析。结果表明：VD后加稀土生产的铸坯中稀土收得率为11.73%,高于LF后加稀土生产的铸坯中稀土收得率2.83%。结合全流程氧含量分析结果，表明稀土加入钢中后就参与脱氧反应，反应产物上浮去除；稀土的加入可有效降低钢中夹杂物尺寸，相较于不加稀土的重轨钢，LF后加稀土和VD后加稀土生产的稀土重轨钢铸坯样品中，夹杂物长度平均值分别由9.28μm降低至7.91、1.42μm,平均宽度由5.71μm降低至4.81、2.27μm;稀土的加入可降低夹杂物评级，对A类、B类、D类夹杂物评级降低效果明显，其中VD后加稀土生产的重轨钢铸坯样品夹杂物评级更优。通过不同工序加入稀土试验对比发现，VD后加稀土的工艺更能提高重轨钢夹杂物变质的能力。SEM及EDS分析结果表明，稀土主要存在于硅钙镁铝系夹杂物中，并使硅钙镁铝系夹杂物由水滴形变为球形，表面发生硫的富集；对硫化锰夹杂分析结果表明，VD后加稀土工艺可使钢中硫化锰与硅钙镁铝系夹杂...     

钢中稀土微合金化及其对钒铌沉淀相析出规律的影响

稀土在钢中有一定的固溶量,可达10^-5-10^-4数量级。固溶稀土可以改善与晶界有关的钢的性能,抑制晶粒长大,影响珠光体、马氏体、贝氏体的数量、形态和分布;在奥氏体区能抑制碳氮化钒析出,在铁素体区能促进碳氮化钒析出;稀土对碳化铌形态、大小、分布、数量有影响,可降低碳、铌活度,阻碍碳化铌在奥氏体区的析出。     

稀土对高碳Nb钢组织和相变点的影响

实验钢经过真空感应炉模拟冶炼、实验测定、金相观察和理论分析,系统研究了稀土在高碳Nb钢中的赋存状态和存量的变化规律及其对钢中硫化物夹杂、微观组织及相变点的影响。研究发现,对于高碳Nb钢而言,加入大量的稀土并不能无限制的增加钢中固溶稀土含量,在现有实验条件下固溶稀土含量的最大值可以达到0.0151%。固溶稀土的存在可以改变退火态高碳Nb钢的珠光体形貌、细化热轧态的奥氏体晶粒尺寸,提高高温下奥氏体长大温度,降低Ac1、Ac3、Ar1、Ar3的相变温度和钢的线膨胀系数,提高Ms点的转变温度。     

稀土微合金化作用研究现状分析

分析了稀土作为微合金元素在钢中的固溶量及固溶度的测定方法,并就固溶稀土的分布和其对晶界、相变及组织的影响进行了探讨,提出了稀土在钢中微合金化的发展方向     

铈在重轨钢中行为特性的热力学模型分析

以重轨钢为研究对象,建立可以定量描述稀土在重轨钢中行为特性的热力学模型,并通过实验验证了模型的精确度.利用该热力学模型,研究分析了在不同氧、硫的质量分数条件下,铈加入量对重轨钢液及其凝固过程中铈的赋存状态以及夹杂物组成的影响作用规律,得到以下结论:当钢中氧、硫的质量分数较低时,随着铈加入量的增加,Ce2O2S的析出量略有减少;当钢中氧、硫的质量分数较高时,随着铈加入量的增加,Ce2O2S的析出量有所增加;铈加入量的增加以及温度的下降均有利于Ces的析出;当钢中氧、硫的质量分数较低时,在凝固过程中钢中析出CeN和固溶铈;随着铈加入量的增加,CeN的析出温度和析出量均有所增加,当CeN的析出达到平衡时,固溶铈大量析出.     

碳对稀土重轨钢组织和性能的影响

通过真空感应炉模拟实验,结合金相分析和性能测定.研究碳对于稀土重轨钢微观组织、冲击韧性和强度等的影响作用.研究表明,随着碳含量的增加,稀土重轨钢的奥氏体晶粒尺寸和珠光体片层间距逐渐增大,屈服强度和抗拉强度逐渐增大,冲击韧性则逐渐减小.在本实验条件下,将稀土重轨钢的碳含量控制在0.600%～0.650%之间,对于强度的损失并不大,但对于改善冲击韧性具有显著效果.     

稀土夹杂物电化学性质研究及固溶稀土的测定

由于加入稀土金属,使铸铁和钢的性能有很大改善,因此人们注意了稀土元素的净化和改变非金属夹杂物形态的作用,并着重对稀土元素在钢中存在的形态、数量、大小以及分布进行了研究.文献用钢中稀土总量减稀土夹杂总量来计算固溶稀土.以甲醇电解液提取稀土夹杂物,用氢氧化物沉淀法测定电解液中稀土为固溶稀土.     

铌和稀土对厚规格轮辐钢板组织和性能的影响

 通过对汽车轮辐用钢板的铌和稀土微合金化试验和生产实践,分析了铌、稀土元素对汽车车轮用钢组织和性能的影响。结果表明：铌微合金化可以细化晶粒;钢中加入稀土,可改变夹杂物形状和尺寸,铌、稀土可以提高钢材的综合性能,尤其是提高了钢板的耐疲劳性能。     

微量稀土对洁净耐候钢力学性能的影响

通过拉伸和冲击等力学性能实验以及扫描电镜和能谱分析等检测手段,研究了Cu-P耐候钢中稀土含量和稀土固溶量对钢综合力学性能的影响及其作用规律。研究结果表明,对于氧含量为0.004%~0.007%(质量分数,下同),硫含量为0.008%的稀土耐候钢,稀土含量在0.005%~0.025%的范围内,固溶稀土量为5×10-6~16×10-6。适量稀土使得钢中带状硫化锰夹杂物逐渐变质为尺寸小于2μm的球状弥散分布的稀土夹杂,钢的组织得到细化,并且在固溶稀土的作用下,耐候钢的综合机械性能得到提高,即改善材料的塑韧性的同时也提高了强度。耐候钢中加入稀土提高了钢的横向冲击韧性,尤其对低温冲击值提高明显,促使钢从解理断裂向韧窝断裂转变。韧窝中的细小球状稀土氧硫化物夹杂是其转变的主要原因。当耐候钢中稀土含量小于0.012%时,随着稀土含量和稀土固溶量的增加,钢的综合机械性能改善明显。     

稀土对T7A钢强韧性作用规律的研究

本文研究了不同稀土含量对T7A钢不同组织的作用规律,结果证明稀土能同时提高T7A钢的冲击性能和强度,即稀土能提高T7A钢的强韧性。但对不同组织状态提高幅度不同。还证明稀土对T7A钢强韧性作用规律存在两个极值,即两个最佳稀土含量,本文认为此规律适用于U71,U74,P74等重轨钢。     

稀土对LZ50车轴钢组织和性能影响的研究

在实验室中冶炼了添加混合稀土丝的LZ50车轴试验钢,对试验钢进行了冲击性能测试、显微组织、夹杂物形态和冲击断口形貌分析。结果表明,添加适量的稀土可以提高LZ50车轴钢的横向冲击韧性,改善夹杂物形态,细化晶粒,珠光体中渗碳体片由长条片状向短棒状或粒状的形态变化。