钢中硫化物化学分析方法

硫化物是钢中普遍存在的夹杂物.随着冶炼工艺以及钢中某些合金元素含量的不同,将生成不同类型的硫化物.钢中硫化物通常主要以MnS、FeS、(Mn,Fe)S以及其他硫的复合夹杂物存在;当加入钛和稀土等合金后,则主要形成Ti_4C_2S_2、RExSy和RE_2O_2S等类复杂硫化物.硫化物夹杂的数量、组成、形状、粒度以及在钢中的分布,将对钢的性能产生不同程度的影响,因此,国内外广泛采用了金相、化     

稀土对钢中非金属夹杂物的影响

研究了稀土处理钢后，钢中非金属夹杂物的形貌、成份。稀土元素形成硫化物、氧化物复合夹杂，同时促使夹杂物球化，改善夹杂物形态。     

45钢冷轧薄板在电热罩式炉的工艺研究

通过对45钢在电加热罩式炉球化退火工艺的试验，找出变形量与碳含量对性能的交互影响作用，实现球化退火和再结晶退火合二为一，降低工序成本，提高生产率，更好满足用户需求。     

温拔对GCr15钢球化退火的影响

通过对ＧＣｒ５钢在５００￣７００℃范围内进行温拔试验和温拔后的球化退火试验，研究了温拔对球化退火的影响，结果表明：在温拔过程中ＧＣｒ１５钢具有良好的塑性和较低的变形抗力。温拔加工显著促进了拔制后碳化物的球化过程，退火时间仅为常规球化退火时间的１／２。     

镁系易切削钢中夹杂物分析

为了探究Mg处理对易切削钢中夹杂物的影响,以1144高硫易切削钢为试验钢种,采用金相和能谱仪等手段研究了Mg处理对1144易切削钢中夹杂物的形态、尺寸分布和夹杂物成分的影响。结果表明:在易切削钢铸坯中,Mg处理使得易切削钢铸坯硫化物夹杂由Ⅱ类向Ⅲ类、Ⅰ类转变,分布更为均匀,同时使得复合硫化锰夹杂物比例提升。在轧材中,使得钢中夹杂物球化,并且钢中硫化锰夹杂物的尺寸和分布也得到了较好的改善,同时,Mg处理能够有效提高易切削钢的切削加工性能。     

在电热罩式退火炉生产冷轧薄板45钢的工艺研究

通过对优质碳素钢45钢在电热罩式退火炉球化退火工艺的试验，找出变形量与碳质量分数对性能的交互影响作用，实现球化退火和再结晶退火合二为一，降低工序成本，提高生产率，更好地满足用户需求。     

稀土元素对P20钢性能的影响

研究了Ｐ２０钢中加入微量稀土元素后性能和组织的变化规律。结果表明，稀土元素的加入改变了钢中硫化物夹杂的组成和形貌，粒状复合稀土硫化物夹杂取代了条状硫化锰夹杂，从而提高了钢材的塑韧性、动态断裂韧性和等向性能。给出了钢中硫化物的长宽比与ＲＥ／Ｓ及钢的等向性能与硫长宽比的定量关系。     

钙镁复合处理20CrMnTi钢中硫化物夹杂

 20CrMnTi钢中添加硫可以改善切削性能,但也会带来力学性能变差的问题,Ca-Mg复合处理可减轻硫化物夹杂物的危害。通过实验室高温试验、电镜观察、能谱分析及统计方法,研究了对20CrMnTi钢中加硫后形成的硫化物进行Ca-Mg复合处理以及钙处理的效果。试验结果表明,复合处理可以使加硫钢中长条、链状的II类硫化物改性为球状单相或者包裹氧化物的复合夹杂物,处理后钢中夹杂物的平均长宽比、直径显著降低;复合处理时钙加入钢中形成的CaS与MnS固溶提高硫化物的球化率,镁主要形成MgO,使被包裹的氧化物核心更细小弥散,最终的夹杂物为MnS-CaS-MgO（-Al2O3-CaO）;若镁过量,则硫化物中会出现MgS,若钙过量,氧化物中出现CaO;加入镁使钙处理所需钙加入量变小,复合处理的效果优于单独的钙处理。     

国内外钙处理含硫钢中硫化物的特征和分布

为了对比国内外硫化物的控制水平，利用扫描电镜观察和分析了国内外含硫钢中硫化物的特征和分布。结果表明，国外含硫钢硫化物变形程度小、分布均匀，国内含硫钢中硫化物的变形程度大，存在聚集现象；硫化物类型主要有单一MnS和复合硫化物，复合硫化物主要可分为外围高CaS含量的(Ca, Mn)S和低CaS含量的(Ca, Mn)S 2种类型，核心氧化物都为CaO-MgO-Al₂O₃。与国内相比，国外含硫钢中单一MnS数量更少，纵横比更低，低CaS含量的复合(Ca, Mn)S数量更多，核心中w(CaO)/w(Al₂O₃)更低。增大钢中低CaS含量的(Ca, Mn)S比例，将有利于降低单一MnS的数量和尺寸，实现这一目标的关键在于氧化物核心的控制。     

利用硫化物改善钢性能的应用研究进展

硫一般被认为是钢中的有害元素;人们逐渐地认识到在某些钢中适当含量及合适形态的硫化物不但对钢性能无害反而能提高钢的某些性能.易切削钢中的MnS割断了基体的连续性而使车屑易断,从而减小了刀具的磨损,改善了钢材的切削性能;取向硅钢中MnS可作为重要抑制剂,能够有效地抑制晶粒长大;FeS、MoS2具有优异的润滑性能,可改善工具钢的耐磨性;硫氧复合化合物能诱导晶内铁素体形核,改善钢的焊接热影响区的韧性与强度;钢中析出的纳米硫化物粒子可以钉扎晶界、细化晶粒,并能起到一定的沉淀强化效果.进一步研究控制钢中硫化物的数量、形态、分布及其演变规律,对提升钢的性能、开发新的钢种具有重要意义.     

The Behavior of Precipitates during Hot-Deformation of Low-Manganese,Titanium-Added Pipeline Steels

The behavior of manganese and titanium sulfides during the hot deformation of a low-carbon, low-manganese, titanium-added steel has been studied using transmission electron microscopy (TEM), scanning electron microscopy (SEM), and energy-dispersive spectrometry (EDS) analysis. In addition, the effects of deformation temperature and strain rate on the size and distribution of precipitates have been studied using an automatic inclusion analysis system. Also, the effect of precipitate distribution on mechanical properties was studied at different deformation conditions of temperature and strain rate. The TEM and SEM analyses revealed the presence of a wide variety of simple and/or complex precipitates in the as-cast structure. These precipitates behaved differently during the hot deformation of steel. Precipitates deformed less at higher deformation temperatures, whereas an increase in strain rate increased the elongation of precipitates.     

含Ca汽车控制臂用钢中复合硫化物控制机理

 汽车控制臂由于形状复杂,切削量大,部分汽车控制臂用钢在加入质量分数0.03%硫元素的基础上,又进一步添加了少量钙元素,希望将钢中常见的细长条状MnS转变为纺锤状(Ca, Mn)S以增加零件的切削性能。然而,硫质量分数为0.03%时,钙元素在钢液中的溶解度很低,冷却和凝固过程单一的纯(Ca, Mn)S生成量极少。因此,提出了利用钢液中生成的含CaO类的氧化物来诱导(Ca, Mn)S在其外围形核长大,形成大量双层结构复合硫化物的形貌控制机理。为了研究最佳双层结构复合硫化物形成机理,选取了3炉不同冶炼工艺的汽车控制臂用钢,利用带能谱分析的电子扫描显微镜观察了铸坯和轧材中典型复合硫化物形貌、成分特征,并手动测量了其尺寸,最后利用热力学软件FactSage计算了钢中夹杂物的生成行为。研究结果表明,当钢中不进行钙处理时,复合硫化物内部氧化物主要为Al₂O₃或低MgO比例的镁铝尖晶石,外围硫化物为纯MnS,轧制后成细长条状。当钢中进行钙处理后,可以得到两种不同类型的复合硫化物。一种内部氧化物中CaO组元含量较高,外围硫化物主要是高CaS比例的(Ca, Mn)S,基本不变形,成典型的D类或Ds类形貌;另一种核心氧化物中CaO组元低,外围硫化物主要是低CaS比例的(Ca, Mn)S,轧制后成纺锤状。控制钙处理后钢液氧化物中合适的CaO比例使得氧化物既具有高效的硫化物形核能力,又能促进合适CaS比例的(Ca, Mn)S在其外围生成,这是钢中得到大量纺锤状双层结构复合硫化物的关键。当钢中Ca/S比约为0.07时,外围硫化物中的钙元素质量分数为2%~5%最为理想。     

热变形量对低铬半钢组织与力学性能的影响

通过对不同热变形量的低铬半钢的组织与性能进行观察、测试及分析，结果表明：热变形能够显著改善低铬半钢的组织与力学性能。其中，40%-50%热变形量的低铬半钢力学性能最好。     

稀土处理的无取向硅钢夹杂物控制研究进展

 冷轧无取向硅钢磁性能受钢材化学成分、夹杂物分布、再结晶组织等因素的影响,对炼钢工艺技术具有很高的依赖性。长条状或带有棱角的夹杂物通常比球形夹杂物对矫顽力和磁滞损耗的影响更大,而对磁性能影响较大的夹杂物主要为尺寸小于0.5 μm的夹杂物。总结分析了稀土处理对无取向硅钢夹杂物的影响,包括粗化夹杂物、减少钢中微细夹杂物数量和对夹杂物的球化作用。稀土元素具有很强的脱氧能力,能够有效净化钢液。添加稀土后,钢中生成的稀土氧化物或稀土氧硫化物通常呈球状或近似球状,并且由于稀土元素具有较高的表面活性,生成的微细夹杂物在钢液中更容易聚合长大,可以达到夹杂物改性和粗化的效果。稀土硫化物和稀土氧硫化物熔点高、固溶难,在再加热过程中能够有效减少硫元素的固溶量,抑制冷却过程中细小MnS的析出。此外,AlN、MnS等容易在稀土夹杂物表面析出,由此进一步减少了细小析出物数量。稀土还有改善成品织构的作用,存在最佳的添加量。同时对国内外无取向硅钢冶炼过程中的稀土添加工艺也进行了分析,当前以钢包加入法为主,通过真空下添加稀土,添加稀土前使用Al、Si等对钢水预先脱氧并喷吹脱硫剂,加入稀土后对钢水进行充分搅拌,可以保证稀土处理效果,但在连铸过程中仍存在因稀土夹杂物导致的水口结瘤问题有待研究解决。     

Kinetics Simulation of MnS Precipitation in Electrical Steel

In this work, the solid‐state precipitation kinetics of manganese sulfides (MnS) particles in ferrite during continuous deformation of electrical steel is investigated. Thermokinetic simulations are carried out on basis of the software package MatCalc. The results are compared with independent experimental results from literature. The mean radius evolution of second phase MnS precipitates is numerically simulated as a function of the heat treatment parameters time and temperature. The calculated results show good agreement with the experimental measurements using a single set of simulation input parameters.     

20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物三维形貌的解析

20MnCr5齿轮钢具有良好的疲劳和易切削性能匹配,钢中硫化物形态与分布是影响材料性能的重要因素。为了探究20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物的三维形貌及分布规律,采用金相显微镜、扫描电镜以及三维腐刻技术对连铸坯进行了分析。结果表明:20MnCr5连铸坯中硫化物主要类型为MnS、MnS+Al₂O₃复合夹杂物,铸坯中硫化物尺寸由边部激冷层到中心等轴晶区呈先增大后减小的趋势。激冷层中硫化物三维形态主要为椭球状和长条状,各占一半左右;在柱状晶区末端椭球状减小到不足10%,长条状和不规则状占比分别为55%和35%,并开始出现少量八面体状;中心等轴晶区硫化物不规则状占比增大到60%,长条状占比减小到约30%,八面体状约占10%,椭球状占比减小到不足5%。在连铸坯不同区域主要的硫化物三维形态不同,激冷层为椭球状和长条状,柱状晶区为长条状,等轴晶区为不规则状。     

20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物三维形貌的解析

20MnCr5齿轮钢具有良好的疲劳和易切削性能匹配,钢中硫化物形态与分布是影响材料性能的重要因素。为了探究20MnCr5齿轮钢连铸坯中硫化物的三维形貌及分布规律,采用金相显微镜、扫描电镜以及三维腐刻技术对连铸坯进行了分析。结果表明:20MnCr5连铸坯中硫化物主要类型为MnS、MnS+Al₂O₃复合夹杂物,铸坯中硫化物尺寸由边部激冷层到中心等轴晶区呈先增大后减小的趋势。激冷层中硫化物三维形态主要为椭球状和长条状,各占一半左右;在柱状晶区末端椭球状减小到不足10%,长条状和不规则状占比分别为55%和35%,并开始出现少量八面体状;中心等轴晶区硫化物不规则状占比增大到60%,长条状占比减小到约30%,八面体状约占10%,椭球状占比减小到不足5%。在连铸坯不同区域主要的硫化物三维形态不同,激冷层为椭球状和长条状,柱状晶区为长条状,等轴晶区为不规则状。     

碳及碳锰锅炉钢板在变形过程中的再结晶与时效硬化

通过对一起高压锅炉母材裂纹的实例分析,并针对碳及碳锰钢板的形变冷、热加工过程与钢材组织和性能的关系,从理论和实际两方面讨论了碳锰锅炉钢板在冷、热变形过程中的再结晶与时效硬化。通过对碳锰类钢板的加热、变形和温度的合理控制,使这类钢板的热塑性变形与金属的再结晶相结合,以获得细小的晶粒组织,使钢板具有优异的综合力学性能,从而避免因变形过程中的时效脆性使材料损坏。     

Precipitation of Copper Sulfide and its effect on the Microstructure and Properties of Steel

The precipitation behavior of copper sulfides in strip cast and isothermal heat treated low carbon steel were investigated by SEM and TEM. The copper sulfides were classified as duplex inclusion of oxide and sulfide (OS), plate‐like copper sulfide (PS), shell‐like copper sulfide (SS), and nano‐scale copper sulfide (NS). Based on the experimental results, the formation mechanisms of these copper sulfides, as well as the effects of cooling rate and constituentes of steel on the competitive precipitation between copper sulfide and manganese sulfide were discussed. The effects of coppers sulfides on the mechanical properties as well as the formation of acicular ferrite in steel were also introduced.