钙处理对稀土在大线能量焊接HAZ中作用的影响

 为了探明钙处理对稀土改善C-Mn钢焊接HAZ韧性作用的影响,利用Gleeble模拟了热输入为339 kJ/cm的焊接热循环过程,对比研究了稀土处理钢和Ca-稀土处理钢焊接HAZ中夹杂物、显微组织和低温冲击韧性差异,分析了钙对稀土在HAZ中作用的影响规律,发现钙处理能促进稀土改善HAZ低温冲击韧性。钙能使稀土处理钢HAZ中的夹杂物从稀土氧化物复合夹杂转变为稀土-Ca的复合夹杂,平均尺寸从1.5增大到2.2 μm,长宽比从1.5减小到1.4,夹杂物总量降低。虽然钙对稀土处理钢HAZ中晶内针状铁素体的含量影响不大,但钙能增强稀土对HAZ原奥氏体晶粒粗化的抑制作用,Ca-稀土处理钢HAZ原奥氏体晶粒尺寸比稀土处理钢小。热输入为339 kJ/cm时,钙处理能使稀土处理钢HAZ低温冲击韧性明显提高。     

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。     

稀土元素对结构钢疲劳性能的作用

用旋转弯曲疲劳试验机试验了不同稀土含量对几种结构钢疲劳性能的作用。用扫描电镜检验了疲劳源和疲劳裂纹的扩展,定量金相和金相鉴定研究了钢中夹杂物。试验表明,钢中含少量稀土(0.02％),RE/S=1时,夹杂物球化不完全,仍有少量条状夹杂物,但夹杂物总量最少,钢的过载疲劳寿命提高一倍以上,疲劳极限提高不明显。稀土含量增加,夹杂物完全球化,但夹杂物尺寸增大,数量增加,疲劳性能下降。稀土提高疲劳性能主要是由于净化作用,而不是由于变性作用。     

S含量对18CrNiMo7-6齿轮钢中夹杂物和疲劳性能的影响

以w[S]为0.002%（低S含量）和0.022%（高S含量）的两种18CrNiMo7-6齿轮钢为研究对象,参照齿轮热处理工艺获得伪渗碳试样,并对其力学性能、显微组织、疲劳性能和夹杂物分布进行了分析表征。结果表明,两种齿轮钢的强度基本相当,而高S含量试验钢具有更好的塑性和低温冲击韧性,并且其疲劳极限、疲劳寿命均优于低S含量试验钢,疲强比由0.445提高到0.479。S含量显著影响钢中的夹杂物分布情况：低S含量试验钢中夹杂物以MnS-Oxide为主,数量较少,同时尺寸更大;而高S含量试验钢夹杂物以CaS-MnS-Oxide复合型夹杂物为主,数量提高1倍以上,但尺寸更为细小。高S含量试验钢采用Ca处理工艺对夹杂物进行改性,夹杂物尺寸明显细化,有利于钢的塑韧性提升,并改善疲劳性能。     

稀土及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物特征的影响

为降低夹杂物对轴承钢疲劳性能的危害,比较研究了稀土Ce及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物的改性行为。研究发现：稀土处理使钢中夹杂物球化、平均尺寸降低,有助于降低铝脱氧轴承钢中夹杂物的危害;热处理(1 250℃)同样可以球化、细化钢中的夹杂物,夹杂物的平均尺寸、长宽比、面积分数随热处理时间(0～330 min)的增加均呈下降的趋势,继续延长热处理时间(330～510 min),铝脱氧轴承钢中大尺寸夹杂物比例增加,稀土轴承钢中球状Ce-Al-O-S均质夹杂转变为富Al相和富Ce相的非均质夹杂,对轴承钢疲劳性能危害大。在该研究条件下,铝脱氧轴承钢及稀土轴承钢热处理330 min时夹杂物特征最优。     

铈对S32550双相不锈钢微观组织及冲击性能的影响

 双相不锈钢兼具奥氏体和铁素体不锈钢的优良性能,多用于船舶、化工、核反应等领域。为了进一步提高S32550双相不锈钢的力学性能和抗腐蚀性能,采用真空感应炉成功冶炼了S32550双相不锈钢,并研究了有无添加稀土铈对其锻造、轧制后的微观组织、夹杂物形貌及冲击性能的影响。结果表明,添加稀土铈可以细化组织晶粒,使形状分布不均匀的铁素体组织与奥氏体组织均匀化;改善夹杂物形貌分布大小,对有害夹杂MnS进行改质,降低硫含量,使多余硫元素与铈反应形成Ce₂O₂S、Ce₂S₂夹杂弥散分布在钢中;另外,添加稀土铈可以提高S32550双相不锈钢在室温和低温(-40、-20 ℃)下的冲击韧性,在低温下可出现韧窝带,降低冷脆效应对钢材的危害。     

夹杂物对海工用H型钢冲击韧性影响及分析

针对400 MPa级海洋工程用热轧H型钢-40 ℃条件下冲击试验出现单值偏低的现象,研究了夹杂物种类、形貌及尺寸对低温冲击韧性的影响。采用光学显微镜,扫描电镜对同组3个试样进行了显微组织、夹杂物分布、种类及尺寸对比观察。结果表明,夹杂物对海工用H型钢的冲击韧性具有一定的影响,在缺口附近聚集分布的夹杂物使冲击韧性降低。因此,降低夹杂物数量,改变夹杂物尺寸是提高冲击韧性的途径之一;工业生产中采取降低钢水中含氧量、夹杂物改质、增加吹气时间及保护浇铸等措施能够有效去除钢中的夹杂物。     

钙处理对稀土在C-Mn钢中作用的影响

 为了明确钙处理对稀土在C-Mn钢中作用的影响,利用扫描电镜、光学显微镜和超景深三维显微镜对热轧态试验钢夹杂物和显微组织进行了观测,结合热力学计算和冲击断口分析结果,对比研究了稀土和钙-稀土复合处理对C-Mn钢力学性能的影响规律。结果表明,稀土能将钢中典型夹杂物改性为近球形的含硅稀土氧化物的复合夹杂,尺寸细化,长宽比降低。钙-稀土处理后夹杂物变为球形含稀土和钙的复合夹杂,钢洁净度增高;添加钙能将稀土的收得率从7.6%提高到42.4%,有效提高稀土利用率,钙-稀土处理后珠光体所占面积百分比提高,钢的强度提高。证明采用钙处理提高稀土在C-Mn钢中的作用是可行的。     

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。     

30Cr3WVE轴承钢疲劳裂纹形成与扩展行为

通过力学性能测试以及微观组织和疲劳断口形貌分析等系统研究了一种采用双真空冶炼的高洁净度轴承钢30Cr3WVE的高周旋转弯曲疲劳破坏特性及非金属夹杂物对其疲劳性能的影响。结果表明:30Cr3WVE轴承钢经870℃淬火和550℃回火后具有优异的综合力学性能,旋转弯曲疲劳极限强度达到732MPa;通过疲劳断口的SEM观察,疲劳裂纹起源于试样的表面缺陷和内部的非金属夹杂物。表面缺陷为非金属夹杂物脱落形成的凹坑和机加工留下的刀痕,内部非金属夹杂物主要为Al、Mg、Si和Ca的氧化物。夹杂物对30Cr3WVE轴承钢旋转弯曲疲劳极限强度的影响与其尺寸和至表面的距离密切相关。构建了夹杂物尺寸和分布对30Cr3WVE轴承钢旋转弯曲疲劳极限强度影响的模型,通过控制夹杂物尺寸和数量可显著提高该钢的旋转弯曲疲劳极限强度。     

稀土对GCr15轴承钢夹杂物和疲劳性能的影响

为深入探究稀土(La/Ce)对GCr15轴承钢中夹杂物和疲劳性能的影响，采取聚焦离子束技术(FIB)、X射线能谱分析(EDS)、扫描电子显微镜(SEM)、夹杂物无损提取、纳米压痕试验等多种不同的分析测试手段对不同稀土含量的GCr15轴承钢中夹杂物进行了剖析和表征，并通过超高周疲劳试验，对比分析了加入稀土(La/Ce)前后GCr15轴承钢疲劳性能的变化。结果表明，稀土优先与钢中的O、S元素反应，形成稀土氧硫化物，其可以单独存在或与其他夹杂物共生，呈细小颗粒弥散分布在钢中，尺寸在10μm以下；稀土氧硫化物还可将其他硬质夹杂物如镁铝尖晶石等包裹，改变了夹杂物形貌的不规则性。此外，稀土夹杂物与基体的等效弹性模量和硬度值更为接近，在载荷下变形差异缩小，与基体的协调性增强。稀土变质改性夹杂物改善了轴承钢的抗疲劳性能，在10⁷周次、50%的失效概率条件下，加稀土的GCr15-RE轴承钢疲劳极限比未加稀土的GCr15轴承钢高125 MPa,具有更高的抗疲劳可靠性。以上结论为稀土对轴承钢夹杂物的改性研究及GCr15轴承钢性能优化提供了理论基础。     

冶炼工艺对36CrNiMo4钻杆用钢冲击功影响

研究了不同冶炼工艺对钢力学性能的影响,特别是对钻杆用钢冲击性能的影响.分析了不同冶炼工艺对钢中P、S及夹杂物控制水平,结果表明采用转炉 LF FW RH IC工艺处理能有效控制钢中有害元素P、S及夹杂物,从而使钻杆用钢冲击韧性得到了明显改善.     

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。     

稀土对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响

采用工业试验生产了稀土质量分数为0%、0.016 8%、0.028 5%和0.037 0%的HRB400E螺纹钢,使用DVN(Direct V-notched)冲击试样进行了低温冲击试验,以研究稀土含量对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响,并借助OM、SEM、EDS和全自动夹杂物分析仪表征了稀土处理前后螺纹钢的微观组织和夹杂物的形貌、化学成分和尺寸。结果表明,在-20、-40、-60 ℃ 3个试验温度下,试验钢的低温冲击韧性随稀土含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。其中,稀土质量分数为0.016 8%的试验钢低温冲击韧性最佳,-20 ℃时其冲击功为276 J,相比未添加稀土的试验钢提高了117%。未添加稀土时,试验钢中的夹杂物主要为MnS、MnO-SiO₂和Al₂O₃,添加0.016 8%稀土后试验钢中MnO-SiO₂和Al₂O₃的比例(数量)大幅降低,MnS的比例明显提高,并生成了小尺寸、形状相对规则的稀土复合夹杂物,从而阻碍裂纹的萌生与扩展,改善了试验钢的低温冲击韧性。然而,过量添加稀土会导致试验钢中稀土夹杂物的尺寸增大,大尺寸的稀土夹杂物促进裂纹扩展,对试验钢的低温冲击韧性具有不利影响。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程.实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS＋硅铝酸盐夹杂转变为La₂O₂S＋LaAlO₃＋MnS＋硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体＋贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除,MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.      

稀土对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响

采用工业试验生产了稀土质量分数为0%、0.016 8%、0.028 5%和0.037 0%的HRB400E螺纹钢,使用DVN(Direct V-notched)冲击试样进行了低温冲击试验,以研究稀土含量对HRB400E螺纹钢低温冲击韧性的影响,并借助OM、SEM、EDS和全自动夹杂物分析仪表征了稀土处理前后螺纹钢的微观组织和夹杂物的形貌、化学成分和尺寸。结果表明,在-20、-40、-60 ℃ 3个试验温度下,试验钢的低温冲击韧性随稀土含量的增加呈现出先升高后降低的趋势。其中,稀土质量分数为0.016 8%的试验钢低温冲击韧性最佳,-20 ℃时其冲击功为276 J,相比未添加稀土的试验钢提高了117%。未添加稀土时,试验钢中的夹杂物主要为MnS、MnO-SiO₂和Al₂O₃,添加0.016 8%稀土后试验钢中MnO-SiO₂和Al₂O₃的比例(数量)大幅降低,MnS的比例明显提高,并生成了小尺寸、形状相对规则的稀土复合夹杂物,从而阻碍裂纹的萌生与扩展,改善了试验钢的低温冲击韧性。然而,过量添加稀土会导致试验钢中稀土夹杂物的尺寸增大,大尺寸的稀土夹杂物促进裂纹扩展,对试验钢的低温冲击韧性具有不利影响。     

稀土变质剂对热冲压成型钢夹杂物形貌及尺寸分布的影响

利用光学显微镜、扫描电镜等手段研究了稀土变质剂对1 500 MPa级热冲压成型用钢夹杂物形貌、尺寸和分布状态的影响,并在此基础上对钢的显微组织和常温塑性进行了对比评价.结果显示:添加稀土变质剂后,铸坯中心偏析现象消失;与未进行变质剂处理的钢相比,粗大的D类质点夹杂物显著降低,但D类夹杂的密度并未减少;产品的显微组织得到...     

稀土铈对55SiCr高应力弹簧钢夹杂物的改性作用

 55SiCr高应力弹簧钢主要用于制造交通工具的气门、悬架和制动弹簧,钢中的大颗粒复合夹杂物所引起的疲劳破坏和长条形MnS所造成的各向异性与氢致裂纹敏感性等是降低弹簧服役寿命的重要原因。从冶炼环节对此类夹杂物进行改质改性并使其细小、无害化是提高弹簧服役性能的重要途径。基于高温管式炉冶炼试验并结合SEM、EDS检测和热力学计算等方法探究了稀土铈对55SiCr钢中夹杂物的改性机制以及铈含量对夹杂物的影响规律。结果表明,钢水中加入铈后,首先生成大量小尺寸稀土夹杂物;随着反应进行,夹杂物数量逐渐减少,大多数夹杂物得以上浮去除。适量铈可以起到净化钢液作用。此外,铈的添加量对夹杂物特性影响很大。当铈添加量为0.02%时,钢中的夹杂物主要为被铈不同程度改性的MnS夹杂以及Ce-O-S、Ce-S类夹杂,尺寸大多为1~3 μm,呈球形或椭球型;当铈添加量增加至0.26%时,MnS夹杂消失,形成大量有棱角、不规则的Ce-O和Ce-O-S类夹杂,对钢的疲劳性能将产生不利影响。铈通过3种方式改性MnS夹杂, 从MnS四周向内扩散进行、从MnS夹杂物一侧改性以及从MnS中部开始改性。从控制夹杂物无害化角度,建议适宜的稀土添加量为0.01%~0.02%,此时钢中铈质量分数为0.009%~0.014%。     

稀土铈对夹杂物特征的影响

通过试验冶炼稀土钢,采用扫描电镜与能谱仪,结合热力学计算分析稀土钢中夹杂物的成分以及形貌、尺寸分布等特征,研究稀土钢中夹杂物成分演变机理和稀土添加量对夹杂物特征的影响规律,从而实现稀土钢中夹杂物的精确控制。研究结果表明:在1 873 K时,稀土钢中CeAlO_3和Ce_2O_2S夹杂物最为稳定。稀土钢中铈质量分数为0.015%时,冶炼过程中CeAlO_3+Ce_xS_y夹杂物逐渐转变为Ce_2O_3,且夹杂物中Al_2O_3质量分数和Ce_xS_y质量分数降低。稀土钢中铈质量分数为0.028%时,夹杂物主要为Ce_2O_2S。冶炼初期稀土氧化物较多,随着钢液中溶解氧质量分数的降低,过剩的稀土Ce与硫结合,使得稀土硫化物逐渐增多。增加钢液中的铈含量,CeAlO_3夹杂物减少,Ce_2O_2S增多。将铈含量从0.015%增加到0.028%时,夹杂物平均尺寸由2.83μm降低为2.66μm。     

冶炼工艺对55SiMnVB弹簧钢疲劳寿命的影响

本文指出:55SiMnVB 铜在常规治炼条件下,偏聚的硫化锰是影响疲劳性能的主要因素。电炉钢比平炉钢平均硫含量一般较低,疲劳性能也较稳定。钢水经 VAD 和 RH 处理,可明显降低钢中气体含量,但不减少钢中硫量,因此,对提高钢的疲劳性能没有明显效果。钢水经钙处理或平炉+SL 喷粉处理,可使钢中夹杂物变质,并且显著减少钢中夹杂物总量,是提高疲劳性能的有效措施。