含钛钢奥氏体中第二相析出的热力学分析和实验研究

基于含钛钢中各析出相之间的相互溶解现象,建立热力学模型,研究了低碳含钛钢中的ＴｉＮ、ＴｉＣ、ＴｉＳ、Ｔｉ４ｃ２ｓ２及ＭｎＳ等第二相在奥氏体中的平衡析出规律,对２０ＣｒＭｎＴｉ钢种成分的计算结果表明：该类含钛钢中的析出相主要为ＴｉＣｙＮ１－ｙ、Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２及ＭｎＳ,且钛和硫含量在规格范围内的波动可导致它们析出的次序和数量发生明显的变化,对该钢种的实验研究表明,高温冷却过程中,脱溶析出的细小的沿晶Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２等粒子是钢在奥氏体高温塑性恶化的原因之一。     

析出相的行为和固溶对IF钢的影响

析出相的行为和固溶对ＩＦ钢的影响据１９９４年５月１０～１１日在日本东京召开的国际会议“ＩＦ钢物理冶金论文集”报道，在Ｎｂ＋Ｔｉ的超低碳钢中，当钛高时固定碳是通过Ｔｉ＋Ｓ→ＴｉＳ＋Ｃ→Ｔｉ＿４Ｃ＿２Ｓ＿２的析出相。钢中要有足够的硫含量以便形成足够的Ｔｉ...     

钛微合金化钢中硫化夹杂物的态别定量

为探讨加钛引起的微合金化钢硫化物的变态作用,研究了钢中硫化物的态别定量。我们改进了冶金部分析情报网推荐法,提高了ＭＳ相的分析精度。对含有Ｆｅ＿３Ｃ,Ｔｉ＿４Ｃ＿２Ｃ＿２,ＭＳ,ＴｉＣ,ＴｉＮ,ＴｉＣＮ的多相体系提出了一个硫化夹杂物的态别定量法并研究了有关的氮化物、硫化物和碳化物的析出现律。     

间隙相和微量合金元素对18Cr—2Mo不锈钢脆性的影响

１８Ｃｒ－２Ｍｏ钢较低的塑性与Ｃ，Ｎ，Ｓ间隙原子存在所形成的短程障碍有关；某些间隙相大厚片和小片群沿（１００）面大量析出，使钢在０℃下易产生解理断裂；加Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ不能改善钢的韧性。加Ｔｉ因只析出有球化趋势的间隙相，并降低钢中自由Ｃ，Ｎ，Ｓ原子含量，有利于提高钢的塑性。     

间隙相和微量合金元素对18Cr－2Mo不锈钢脆性的影响

１８Ｃｒ－２Ｍｏ钢较低的塑性原与Ｃ，Ｎ，Ｓ间隙原子存在所形成的短程障碍有关，某些间隙相大厚片和小片群沿｛１００｝面大量析出，使钢在０℃下易产生解理断裂解理断裂；加Ｎｂ，Ｚｒ，Ｖ，Ｍｎ不能改善钢的韧性。加Ｔｉ因只析出有球化趋势的间隙相，并降低钢中自由Ｃ，Ｎ，Ｓ原子含量，有利于提高钢的塑性。     

超低碳钢钛的硫化物和碳硫化物的溶度积

定量研究了钛稳定化无间隙原子钢的平衡析出行为。通过溶解试验测定了ＴｉＳ和Ｔｉ４ Ｃ２Ｓ２的溶度积。结果如下：Ｌｏｇ〖Ｔｉ〗〖ｓ〗＝－１３９７５／Ｔ＋５．４３；ｌｏｇ〖Ｔｉ〗〖Ｃ〗＾０．５〖Ｓ〗＾０．５＝－１７０４５／Ｔ＋７．９用溶度积公式计算的结果与不包括溶解试验在内的其它试验结果相吻全。将本研究所得到的沉吟度积试验结果与不同试验所得到的ＴｉＳ、Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２溶度积结果相比较说明，本研究所得到的溶     

加钛超低碳钢中Ti系碳硫化物的析出行为

用透射电子显微镜（ＴＥＭ）详细调查了加钛超低碳钢中Ｔｉ系碳硫化物的析出行为。在加热到１２５℃后于９５０℃保温的试样到Ｔｉｘ、ＭｎＳ的共析出在奥氏体晶界形成链状析出物。这好象是借助于硫的原始晶界而在界面产生的优析出。反之，在９５０℃热加工时，由于再强晶抑制了ＴｉＳ、ＭｎＳ在奥氏体晶界的共析出，促进了奥氏体晶粒内Ｔｉ４Ｃ２Ｓ２的应变感生无效新出。在加热到１２５０℃后于９５０℃曙的情况下，在原始奥氏体晶     

TiC,TiN,TiB2的主要性质和合成方法

本文介绍了ＴｉＣ，ＴｉＮ和ＴｉＢ２的主要物理性质，合成ＴｉＣ，ＴｉＮ和ＴｉＢ２的基本原理和主要工艺条件。     

18Cr－2Mo铁素体不锈钢｛100｝面上相的沉淀

研究了１８Ｃｒ－２Ｍｏ钢的弱化机制，碳、氮、硫和钛等元素对｛１００｝面上沉淀的第二相的类型、形貌和分布特征的影响。这些元素的含量均较高时，析出大量大尺寸厚片状Ｔｉ＿２ＣＳ和Ｍ（Ｃ，Ｎ）；含量较适中时，Ｔｉ＿２ＣＳ减少，θ－Ｆｅ＿３Ｃ和Ｍ＿（２３）Ｃ＿６细片弥散分布；钛含量较低，碳、氮含量较高时，主要沉淀相是厚片状Ｍ＿（２３）Ｃ＿６，加热后冷却时析出薄片ε－Ｆｅ＿３Ｃ、Ｍ＿（２３）Ｃ＿６和Ｍ（Ｃ，Ｎ），发现这些相均可能含硫。     

非调质塑料模具钢中易切削相的分析

运用光学显微镜、扫描电镜、电子探针以及图像分析仪，分析了Ｓ、Ｓ－ＲＥ、Ｓ－Ｃａ－ＲＥ非调质塑料模具钢中易切削相的形貌、分布、组成及其对力学性能的影响。结果表明，经Ｃａ、ＲＥ处理的钢中，出现以ｍＣａＯ·ｎＡｌ２Ｏ３为核心的ＭｎＳ和ＣａＯ·Ａｌ２Ｏ３·ＴｉＮ·（Ｍｎ，Ｃａ）Ｓ·ＲＥ２Ｓ３组成的复合硫化物，多呈纺锤形，提高了钢的横向冲击韧性，另外采用适量的铝和微量的钛也有利于改善易切削相形态     

添加钛、铌的超低碳钢在不同工艺过程中的析出相分析

测定了一种复合添加钛、铌超低碳钢的极化曲线,选用合适的电流密度和电解时间以碳复型方法萃取钢中的析出相制备透射电镜观察用样品.对铸态、热轧的粗轧和精轧、冷轧及退火试样中的析出相进行电镜观察和能谱分析,并用X射线衍射技术进行相鉴定.结果表明,各工艺过程中的析出相主要为TiN和Ti4C2S2,在铸态、热轧和冷轧样品中存在TiS相.在钛的析出相中有微量铌存在,其含量仅为0.002%(质量分数)左右,这是钢中一部分铌置换了析出相中钛的结果.     

Ti微合金钢及其焊接粗晶区中的第二相粒子分析

利用萃取复型及金属薄膜电子显微技术对Ｔｉ微合金钢及其热影响区中的第二相粒子进行了分析,结果表明Ｔｉ微合金钢及其热影响区中的主要粒子为ＴｉＮ,此外还有少量ＡｌＮ等。经热循环后,粒子的尺寸明显增大、数量减少。与Ｔｉ、Ｎ含量比较高的钢相比,Ｔｉ／Ｎ较低的钢中ＴｉＮ粒子数量较多,尺寸较小,且热循环过程中ＴｉＮ粒子的溶解及粗化程度较小,对原始奥氏体晶粒长大的阻碍作用较大。     

帘线钢中氮含量对TiN析出的影响

 研究了攀钢新钢钒公司生产帘线钢72A过程中钢中氮含量变化对钢中TiN夹杂析出的影响。研究发现,随着钢中氮含量的升高,钢中析出的TiN夹杂数量变多,尺寸变大。热力学研究表明,在帘线钢中TiN一般只能在固相区形成,考虑元素偏析对凝固前沿元素富集的影响,凝固过程中TiN能在固液两相区析出。在帘线钢生产过程中,为了控制钢中TiN的析出,除了控制钛含量,控制钢中氮含量及氮偏析更加重要。理论计算结果表明,当钢中钛的质量分数控制在0.0003%~0.0005%区间时,将钢中氮的质量分数控制在0.0017%~0.0029%区间内能显著降低乃至杜绝帘线钢中TiN的析出。攀钢将帘线钢中钛、氮的质量分数分别控制在0.0005%以下和0.002%以下,显著减少了钢中TiN的析出,个别炉次中没有发现尺寸大于2μm的TiN夹杂。     

Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化:从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1-2μm增大到5μm,在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.      

钇含量对铝脱氧含钛不锈钢中夹杂物的影响

 以T4003铁素体不锈钢为研究对象,采用热力学计算与实验室试验的方法,对钇质量分数为0、0.007 0%、0.014 0%和0.023 0%的不锈钢中夹杂物进行了分析,研究了稀土元素钇含量对T4003铁素体不锈钢中夹杂物的影响,总结了不同钇含量对钢中夹杂物影响的规律。首先通过计算夹杂物的生成吉布斯自由能变预测了钢中生成的夹杂物种类,总结了不同钇含量试验钢中不同夹杂物的生成吉布斯自由能变随温度的变化规律。计算结果与扫描电镜对钢中夹杂物的检测结果一致。研究表明,不含钇的T4003不锈钢中夹杂物主要为尺寸不均匀的均相TiN夹杂物及少量Al₂O₃、Mg-Al-O、Ca-Ti-O与TiN的非均相复合夹杂物,添加钇后钢中夹杂物主要为小尺寸的TiN和部分以Y₂O₃和Y₂O₂S为核心表面包裹TiN的复合夹杂物。随着钢中钇含量的增加,钢中夹杂物的总含量先增加后减少,夹杂物平均直径先减小后增大。夹杂物中氧化物的改性路径为MgAl₂O₄-CaO-TiO_x→MgAl₂O₄-Y₂O₃-(CaO-)TiO_x→Y₂O₃-TiO_x→Y₂O₃-Y₂O₂S及Y₂O₃和Y₂O₂S。试验钢中含TiN夹杂物的数密度与面积分数先增加后减少,平均直径先减小后增大。钇的加入使钢中小于4 μm的小尺寸含TiN夹杂物数量增多,但钇的加入量过高时,含TiN夹杂物的细化程度减弱。当钢中钇质量分数为0.007 0%与0.014 0%时,渣中含TiN夹杂物的尺寸明显减小,大尺寸的含TiN夹杂物数量显著减少。     

镁钛复合处理对不锈钢凝固组织的影响及机制

摘要：TiN是铁素体不锈钢有效的异质形核剂，但钢中大尺寸的TiN颗粒会对不锈钢板材表面质量带来不利影响。为此，提出依靠镁钛复合处理来细化TiN颗粒及控制宏观晶粒的方法。通过良好气氛保护的电阻炉试验，研究了添加Mg和Ti元素对于铁素体不锈钢宏观铸态组织和TiN颗粒细化效果的影响规律，并对其细化机理进行了详细分析。经研究得知，向铁素体不锈钢中添加了微量Mg和Ti元素后试样宏观等轴晶比例由37%提高至50%，TiN颗粒平均尺寸由处理前的5μm细化至2μm。镁钛复合处理后，钢液中形成的MgO和MgAl2O4与TiN之间的晶格错配度很低，分别为1.14和5.29，均属于有效形核范围，可以成为TiN异质形核核心，促进在晶内均匀析出更多的TiN。同时基于TiN与铁素体相之间的良好的晶格匹配关系，其进一步促进了δ-Fe形核，从而有效细化了铁素体宏观组织，这将有利于提高铁素体不锈钢力学性能和表面质量。     

含钛齿轮钢中CaO-Al2O3-TiOx+TiN系夹杂物形成机理

 为了研究20CrMnTi齿轮钢中特殊夹杂物(CaO-Al₂O₃-TiO_x包裹TiN的复合夹杂物)的形成机理,结合工业试验和实验室合金化试验,借助热力学计算推断了TiN直接生成的可能性。研究发现,钛铁合金的洁净度较差,合金中含有较多的Al₂O₃和TiN夹杂物。在炼钢温度条件下,钢中的溶解钛与氮反应生成TiN在热力学上是不可能的。复合夹杂物的TiN核不可能是由钢中的溶解钛和氮直接反应生成,而应该是由合金带入的。当CaO-Al₂O₃-TiO_x系夹杂物与未溶解完全的TiN碰撞到一起后,液态的夹杂物将TiN包裹,从而形成较大尺寸的CaO-Al₂O₃-TiO_x包裹TiN的夹杂物。要控制这类夹杂物,需采用氮质量分数更低的钛铁合金。     

SWRH 92A帘线钢中异相形核TiN复合夹杂析出机制

摘要：高碳帘线钢中析出的非金属夹杂物如钛夹杂,对钢材疲劳强度影响巨大。系统分析过共析帘线钢中钛夹杂的析出行为对控制夹杂物形成及产品质量提升尤为重要。结合形核理论以及热力学耦合模型,对SWRH 92A帘线钢盘条存在的Al2O3 TiN复合夹杂物的形成机制进行了研究。结果表明：TiN夹杂在钢液凝固进程凝固分数约为0.866(温度为1457K)时开始析出;凝固前期Ti、N偏析比基本相当,然而当凝固接近结束时Ti的偏析比明显大于N,分别为6.059和2.367×10-6。TiN夹杂物形成过程中,其异相形核功小于均相形核功,异相形核半径大于均相形核半径,并且形核功与形核半径变化曲线在1457K时均达峰值。呈球形形态的Al2O3夹杂在TiN析出之前就已经析出,并且尺寸较小的Al2O3将被推动至凝固前沿被TiN捕获并以此为核心析出长大最终形成Al2O3 TiN复合夹杂。     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...     

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的特征与分布

为了研究含钛齿轮钢中TiN夹杂物的析出与控制,利用扫描电镜对20CrMnTi齿轮钢两个端淬试样中TiN夹杂的分布与形貌进行了观察,通过夹杂物自动分析系统统计了试样中TiN夹杂的尺寸、数量,建立了数学模型,对试样中TiN夹杂的析出与长大进行了计算。结果表明,较高钛含量的试样凝固过程中TiN析出更早,析出量也更大,由于析出了更多数量的TiN夹杂,从而使得析出TiN夹杂的最终尺寸更小,当TiN夹杂的数量密度由37.28增加为58.65个/mm2时,TiN平均尺寸由2.33减小为1.49 μm。通过在凝固过程中为TiN夹杂提供充足数量的氧化物颗粒作为析出核心,提高异质形核率,从而增大TiN的析出数量,就可以降低析出TiN的整体尺寸,这为含钛齿轮钢中TiN夹杂物的控制提供了一种新的思路。