加热保温处理对重轨钢中MnS夹杂的影响

 以U75V高速重轨钢为例,研究了加热保温处理对MnS夹杂的影响。采用高温共聚焦激光显微镜分别对铸坯和钢轨中MnS夹杂在连续升温过程中的行为进行了动态原位观察,结果表明MnS夹杂在600~870℃发生球化,在1180℃左右时, MnS夹杂开始发生固溶。根据原位观察结果,在电阻炉中进行了加热保温处理实验。试验结果表明,830℃保温后,MnS夹杂尺寸只是略有减少,长宽比降低。在1180℃保温后,大型MnS夹杂数量明显减少,小尺寸MnS数量增多,且随保温时间的延长,夹杂物数量减少,长宽比进一步降低。通过加热保温处理可以改善重轨钢中长条状大型MnS夹杂。     

冷却速率对无取向硅钢中夹杂物析出行为的影响

借助高温激光共聚焦显微镜实时观察了无取向硅钢(/%:0.001 8C,0.76Si,0.24Mn,0.074P,0.003S,0.001 Al,0.005 60,0.001 1N)连铸坯切取的试样从1 400℃以5~40℃/s的速率冷却至600℃时组织变化,并在实时观察后用非水溶液电解提取和分析了试样中的夹杂物。结果表明,冷却至987~1 020℃(高温)和830~636℃(低温)两阶段,分别开始有新相析出,并分别于952~918℃和804~636℃析出结束。第一(高温)阶段,随冷却速率增加,新相的开始、结束析出温度均升高,但析出温度区间减小;第二(低温)阶段,随冷却速率增加新相的开始、结束析出温度均降低,但析出温度区间增大;此外在较低冷却速率下,高温阶段有利于新相充分析出,在较高冷却速率下,低温阶段有利于新相充分析出;随着冷却速率增加,夹杂物抑制晶粒长大的效果逐渐减少,试样平均晶粒尺寸先是减少,并在10℃/s时达到最小,而后单调、快速增加。因此,应该选择5℃/s以下或者20℃/s以上的冷却速率,并尽可能避免生成0.21~0.50μm MnS、AlN以及冷却后期析出的Cu_xS夹杂物,使成品获得较好的磁性能。      

低碳贝氏体钢中硫化物的析出行为

低碳贝氏体钢钢锭加热到1450℃均热1 h后分别空冷到1200℃淬火、800℃淬火,将淬火与未淬火样进行了TEM观察,1200℃淬火时,主要是氧化物析出,复合很少量的硫化物和氮化物;800℃淬火析出物有分别以MnS、CuxS、富单质Cu为主,复合少量TiN的三种复合析出物,析出物颗粒较大;钢锭中的硫化物析出相基本为CuS,复合少量MnS、(Ti,Nb)(C,N),析出物颗粒细小。     

MnS在Ti-Al复合脱氧氧化物上的析出研究

采用高温电阻炉,通过改变不同冷却条件和不同硫含量,系统研究了Ti-Al复合脱氧夹杂对MnS夹杂物析出量和形貌的影响。试验结果表明:冷却速率对MnS的析出有着重要的影响。当钢液中硫的质量分数从0.001%增加到0.01%时,在炉冷条件下,MnS析出量随着钢液中硫含量的增加而增加。但是在水冷条件下,MnS的析出量不随钢液中硫含量的增加而变化。当钢液中w([S])0.008%时,所有氧化物夹杂表面都会析出MnS夹杂;当0.002%≤w([S])0.008%时,复合氧化物夹杂中MnO+SiO2含量越高,MnS越容易在氧化物上面析出。复合夹杂物中Ti3O5和Al2O3对MnS的析出没有明显影响。当w([S])0.002%时,基本没有MnS夹杂析出。MnS在低熔点氧化物上呈镶嵌状析出,在高熔点上呈包裹状析出。     

微合金元素V和冷却工艺对C-Si-Mn系螺纹钢中纳米析出物的影响

研究了变形后冷却工艺对V微合金化以及不含V螺纹钢中纳米析出物的影响,在热模拟试验机上进行了变形后不同冷却工艺的试验,采用透射电镜和能谱仪对螺纹钢的析出物进行了观察和分析。结果表明,含V螺纹钢高温变形后直接空冷有利于细小的VC均匀析出,提供更好的析出强化效果;不含V螺纹钢高温变形后在650℃保温30 min有利于纳米级渗碳体的析出。研究结果为螺纹钢轧后冷却工艺的制定提供了理论依据。     

锰含量对无取向硅钢夹杂物析出的影响在线观察

借助高温激光共聚焦显微镜,在线观察了不同Mn含量下无取向硅钢试样中的夹杂物析出、变化情况。结果表明,Mn含量为0.77%、0.32%时,对应试样的夹杂物数量分别为1 000万个/mm3、1 600万个/mm3。其中,0.77%Mn含量试样,夹杂物在1 115~1 098℃、1 068~1 032℃析出;0.32%Mn含量试样,夹杂物在1 086~1 068℃析出。0.77%Mn含量试样,优先析出球形、椭球形Mn S夹杂,其析出夹杂数量较少,尺寸较大,能有效抑制Al N、CuxS夹杂析出;0.32%Mn含量试样,优先析出相当数量Mn S夹杂,并作为Al N夹杂析出核心,形成Mn S+Al N复合夹杂。这种复合夹杂物数量较多,尺寸也较大。     

基于激光共聚焦显微镜模拟微合金钢连铸过程中第二相的析出行为

通过高温激光共聚焦显微镜模拟了微合金钢在不同冷却工艺下的凝固过程,并原位观察该过程样品表面的变化,探讨样品表面变化与第二相析出的关联性.研究结果表明:随着微合金钢钢液的凝固冷却,样品表面会出现细小浮凸;该浮凸出现的温度及分布位置与第二相的析出理论计算及透射电镜表征结果一致;通过原位观察该浮凸的产生,可间接表征第二相的析出,有利于分析第二相对基体组织演变的影响.      

微量碲对38MnVS6钢中MnS夹杂物塑性变形的影响

摘要：为探究微量碲改质对钢中硫化物塑性变形的影响机制,对38MnVS6非调质钢中MnS夹杂物进行了微量碲改质工业试验,并探讨了碲对钢中MnS夹杂物的改质机制和塑性变形行为的影响。结果表明,微量碲改质能明显降低试验钢铸坯中硫化物的长宽比,碲改质后不同变形量的轧材中硫化物评级亦有所改善;钢中碲主要固溶于MnS,形成Mn(S,Te)固溶夹杂物,当碲浓度达到析出过饱和度时,以MnTe形式析出于MnS表面并形成MnS MnTe夹杂物;碲良好的硫化物形态调控效果是由于形成显微硬度更高、相对塑性更低的Mn(S,Te)夹杂物;而夹杂物在大变形量轧制条件下的真应变增幅减小导致碲改质后试样中夹杂物的相对塑性反而有所增加;长条状硫化物夹杂在轧制时可能发生先碎化再经历Ostwald熟化的过程。     

MnS形态和轧制参数对高硫易切削不锈钢430F成材率的影响

采用了扫描电镜、超高温激光共聚焦显微镜、Gleeble-3500等试验设备结合专业图像处理软件分析了430F钢轧材的开裂原因,各元素的改质效果及机理以及高温力学性能。结果表明,430F钢中MnS形态控制较差,长条状MnS所引起的细小裂纹是造成轧材开裂的主要原因;镁改质形成的细小MnS·Al_2O_3·MgO以及碲改质形成的粗大MnS·(Te)都使MnS的形貌得到了明显改善,未发现轧材裂纹;430F钢材的断面收缩率在高温段变化较为明显,而抗拉强度在低温段的变化较为显著,因此,将未改质钢开轧温度由1 180 ℃提高至1 200～1 210℃,终轧温度由1 000 ℃降低至970～980 ℃,成材率由85%提高至95%。     

酸溶铝含量对取向硅钢常化抑制剂析出的影响

以工业0.27 mm规格高磁感取向硅钢为研究对象,研究了酸溶铝(Als)含量对常化板析出物析出行为的影响.结果表明:常化板中的析岀物主要是AlN与MnS和AlN的复合析出物,随着Als含量的升高,析出物数量增加,但析出物平均尺寸变化不大.常化板中粗大的析出物大多是复合析出物,且多是以MnS为核心,AlN在MnS表面析出,而常化板中细小的析出物多为单一的析出物.常化冷却阶段,由于过饱和的Al和N在珠光体区域附近更多地析出,常化板珠光体区域附近存在较多细小的AlN粒子.     

热处理对铸态钢中硫化锰夹杂物的影响

基于1215易切削钢成分,采用Factsage软件对Mn-S-O-Fe体系进行热力学计算,并将铸坯样在不同温度进行热处理,运用金相显微镜、扫描电镜对热处理前后钢中硫化锰的变化进行了研究。结果表明,硫化锰在800 ℃热处理时开始出现晶间析出现象,析出的硫化锰在热处理后发生聚集长大的球化现象,且温度越高,球化现象越明显。经过1 200 ℃保温处理后,钢中大于10 μm夹杂物的比例上升。在500~1 200 ℃热处理时,硫化锰的长宽比降低率达到7%~15%。基于试验结果,轧制加热炉采用800~900、1 050~1 150及1 200~1 220 ℃加热制度有利于改善硫化锰形态,从而改善钢材易切削性能。     

低温加热生产取向硅钢中MnS和Cu_2S的竞相析出

针对薄板坯连铸连轧流程(TSCR)生产具有低温加热(1200℃)抑制剂成分取向硅钢,研究了薄板坯连铸、均热以及热连轧过程中MnS和Cu2S的析出特征,研究结果表明,连铸过程形成的MnS在1180℃下难以完全固溶,并形成尺寸为200~600 nm的粗大MnS粒子,而在此温度下Cu2S可以完全固溶并在热连轧过程中细小弥散析出,平均粒子尺寸约为30 nm,可以作为取向硅钢的有效抑制剂。     

重轨钢中MnS析出热力学和动力学分析

 采用无水有机溶液电解法分离提取重轨钢中的MnS夹杂物,采用扫描电镜观察铸坯内和钢轨中MnS夹杂物的三维形貌,并结合能谱仪分析其成分。铸坯被轧制成钢轨后,相应的MnS夹杂物都沿着轧制方向被轧制成长条状。基于热力学和动力学模型,分析重轨钢中MnS夹杂物析出行为以及在钢液凝固过程中锰元素和硫元素偏析的程度。热力学分析表明,MnS夹杂物在凝固末期凝固分数为0.94时开始析出,其析出量由初始[w([Mn])]和初始[w([S])]决定,且在凝固过程受到冷却速率的影响,对比发现,热力学的计算析出结果与Thermo-Calc和FactSage6.4的计算结果有较好的一致性;动力学分析表明,在钢液凝固过程增加冷却速率,凝固析出的MnS颗粒尺寸将减小。通过调整钢中[w([Mn])]和[w([S])]以及改变冷却速率,可以控制MnS的析出时机和形态,减小其对钢性能的有害影响。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

Ti-Mg复合脱氧和硫含量对钢中夹杂物特征及MnS析出行为的影响

采用扫描电镜/能谱仪表征了管线钢中夹杂物的形貌、尺寸、成分及数量,考察了不同Ti/Mg比的钢中夹杂物特征、硫含量及脱氧产物数量对MnS析出行为的影响,并进行了热力学计算.结果表明:Ti-Mg脱氧钢中夹杂物以MgO-Al₂O₃-Ti₂O₃、MgO-Ti₂O₃或MgO为核心,表面包裹或局部析出MnS,粒径小于1.3μm,数量为300~450 mm-2,形貌为圆形、多边形和方形;夹杂物中Ti/Mg原子数比为0.05~0.2时,夹杂物细小且近圆形;随硫含量减少,凝固过程中MnS析出倾向减小,MnS在夹杂物表面由包裹析出向局部析出转变,提高氧化物夹杂数量,有利于细小MnS的包裹或局部异质形核;Ti-Mg复合脱氧产物细小、弥散,可作为MnS异质形核核心,可同时降低MnS及氧化物的危害.      

高牌号无取向硅钢CSP流程铸坯及热轧板的组织和夹杂物分析

2.9 mm热轧3%Si高牌号无取向硅钢板(/%:0.004 6C、3.04Si、0.32Mn、0.49Als、0.004S、0.013P、0.0042N)由CSP(Compact Strip Production紧凑式带材生产线)流程:120 t BOF-70 mm CC-热轧工艺生产。热轧终轧温度872℃,卷取温度683℃。铸坯及热轧板的组织和夹杂物的分析结果表明,铸坯组织为典型的贯穿柱状晶组织;热轧板边部为再结晶组织,中部为纤维组织带有少量再结晶晶粒;高牌号无取向硅钢的主要夹杂物为铸坯-Al₂O₃, AlN和Cu₂S+MnS;热轧板-Al₂O₃, AlN,AIN+MnS和Cu₂S+MnS。     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al₂ O₃上局部析出形成MnS(Se)-Al₂ O₃-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21% Mn-0.64% C-1.59% Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.