帘线钢中夹杂物控制技术的研究进展

钢中大尺寸、高熔点、不易变形的脆性夹杂物以及酸溶铝,极易引起帘线钢在拉拔、合股过程中出现断丝现象。因此,夹杂物的研究与控制对提高帘线钢品质来说至关重要。将夹杂物控制在低熔点区域,提高其塑性是目前的研究热点。本文概述了帘线钢国内外生产工艺情况,阐述了帘线钢中夹杂物可塑性研究状况。总结了钙/镁变性、稀土变性以及严格控制钢中酸溶铝含量等方法,以期对夹杂物的控制有所借鉴。     

帘线钢夹杂物中轻元素F的分析

运用电子探针波谱仪和配置的能谱仪对5.5 mm帘线钢盘条夹杂物中轻元素F进行了点分析和面扫描，结果表明，F元素的质量分数大于5%时，能谱仪与波谱仪的分析结果一致，两者结果均准确可信；F元素质量分数介于1.5%与5%之间时，波谱仪的判定结果更准确；F元素质量分数小于1.5%时，可认为是测量设备的系统误差，不作为判定依据。通过分析钢中夹杂物的典型元素，可确定夹杂物的来源并进行有效控制，从而提高帘线钢的质量。     

“钢中非金属夹杂物检验方法”专题报道征稿通知

1专题简介钢的洁净度是衡量钢质量的重要指标,洁净度主要指钢中非金属夹杂物、硫、磷及五害元素的含量,最重要的是钢中非金属夹杂物的控制水平。钢需要高温下氧化还原,不可避免存在非金属夹杂物,控制非金属夹杂物是冶炼最重要的任务。非金属夹杂物的存在影响材料的力学性能,特别是疲劳寿命。一般钢材都需要进行非金属夹杂物的检验,轴承、齿轮、曲轴、帘线钢等高端钢材的控制指标非常严格。非金属夹杂物的检验已成为金相检验的重要项目,目前国内外都有相应的非金属夹杂物测定方法标准。     

应用极值分析评估帘线钢大尺寸夹杂物分布

基于定量金相检测的大颗粒夹杂物的尺寸,应用 ASTME2283中极值分析的标准化方法（最大似然估计法）对帘线钢冶炼过程所取试样中夹杂物尺寸分布进行了统计分析,并采用 SEM/XPS对大尺寸夹杂物进行了成分检测。分析结果表明：在逆程周期为 1000的检测条件下,通过极值分析方法可计算出试样中相对应 99.90%概率的最大夹杂物尺寸,客观描述了帘线钢中夹杂物尺寸分布特征;某一视场或不同视场内发现不同成分类型的大尺寸夹杂物： CaO-SiO2类和 SiO2-MnO类两类夹杂物具有不同的尺寸分布规律;软吹 40min时 SiO2-MnO类夹杂物出现大尺寸概率明显小于 CaO-SiO2类夹杂物,说明大尺寸夹杂物主要为 CaO-SiO2类夹杂物。     

应用极值分析法推测车轮钢中最大夹杂物尺寸

随着钢纯净度的提高，钢中大尺寸脆性非金属夹杂物出现概率逐渐降低，常规的夹杂物检测方法很难捕捉到，但这些大尺寸脆性夹杂物对其疲劳寿命有重要影响。介绍了一种钢中最大夹杂物尺寸的分析方法--极值分析法，采用该方法推测车轮钢中的最大脆性夹杂物尺寸，并用能谱仪分析了大尺寸脆性夹杂物的元素成分。结果表明：基于Gumbel分布函数的极值分析法可以作为估计车轮钢中最大夹杂物尺寸的一种方法；当该方法用在实际大生产检验中，应注意累积分布概率F(x)的选取，即样本总量对评估结果影响较大；车轮钢中大尺寸B类夹杂物的化学成分一般为CaO+Al₂O₃。     

帘线钢夹杂物熔化温度与变形状态的研究

使用热力学软件FactSage计算固定CaO、MgO含量的MnO-SiO2-Al2O3渣系相图低熔点区(≤1 500℃),及固定MnO、MgO含量的CaO-SiO2-Al2O3渣系相图低熔点区;同时按照扫描电镜能谱分析得到的帘线钢盘条中夹杂物成分,用分析纯试剂配制夹杂物,测定其熔化温度,将其标在相图中相应位置,并与FactSage计算的熔点结果对比.结果表明,夹杂物熔化温度测定结果与FactSage计算结果基本相符,在此基础上,讨论了夹杂物熔点与变形状态的关系.     

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 65钢在拉拔过程中出现不同类型的杯锥状断裂。通过对不同形貌的杯锥状断口进行金相检验、显微硬度和能谱分析,结果表明,其断裂原因不同,盘条芯部存在异常组织、非金属夹杂物、孔洞及“V”形裂口,且裂口两端组织变形程度不同。造成65钢钢丝拉拔呈杯锥状断裂的原因有盘条成分偏析﹑非金属夹杂物聚集﹑残余缩孔和拉拔工艺。     

72A盘条钢中的夹杂物以及索氏体化率对力学性能影响

通过金相观察统计以及夹杂物电解与能谱分析,对不同批号72A盘条产品索氏体化率以及夹杂物类型与尺寸进行研究.结果表明,72A盘条中的夹杂物主要为尺寸小于20μm的氧化物夹杂,较大颗粒的夹杂物对盘条抗拉强度无显著影响;大颗粒夹杂物含量百分比较高的盘条断面收缩率较低;而盘条索氏体化率低是影响其抗拉强度的原因.     

透射电镜对细小夹杂物的分析方法及应用

介绍了透射电子显微镜对钢中细小夹杂物的三种分析方法，即分散晶体法、萃取复型法和金属薄膜法。讨论了三种分析方法的特点和各自的适用范围。试验表明：分散晶体法适合于对夹杂物的形态、尺寸的统计分析。萃取复型法适用于夹杂物的形态、尺寸、在钢中的析出位置及与钢的微观组织关系的研究。金属薄膜法适合于研究夹杂物的形成过程、复合夹杂物的结构类型及其与基体的取向关系。利用萃取复型法对武钢取向硅钢热轧板中第二相的尺寸分析，推断热轧板的加热温度。用薄膜法结合能谱分析，得出不同夹杂物形成的温度，并发现低温夹杂物以高温夹杂物为核心长大。通过热加工前及热加工后夹杂物变形状态的分析，确定复合夹杂物中高温塑性夹杂物是降低钢的性能的重要原因之一。     

SWRH82B钢中夹杂物的探讨与分析

通过试验对SWRH82B盘条拉拔脆断问题进行研究,发现夹杂物是造成脆断的主要原因。用蔡司扫描电子显微镜观测到夹杂物最大尺寸为230.5μm,用能谱分析仪测定出夹杂物各成分含量。结果表明,夹杂物主要为A1_2O_3、CaO和SiO等复合而成的脆性夹杂物,源于内生夹杂物与外生夹杂物。通过控制合适的Ca与S、Ca与A1含量比值,以及钢液中O的含量和渣碱度量,改善夹杂物的性能与尺寸,把夹杂物对SWRH82B的影响降低到最小。     

非金属夹杂物对钢帘线盘条抗拉强度及断裂行为影响

用金相显微镜和扫描电子显微镜研究了盘条中非金属夹杂物的形态与类型及其对盘条使用过程中断裂行为的影响,并测试了盘条的抗拉强度。盘条在使用过程中发生断裂,断口呈杯锥状和撕裂状。裂纹萌生于非金属夹杂物与基体的界面处;在后续的拉拔或捻股过程中,裂纹沿着夹杂物快速扩展,导致钢丝断裂。     

胶管钢丝用C72DA热轧盘条的开发与应用

介绍了安钢试制的高压胶管钢丝用C72DA盘条的成分设计、工艺控制要点及应用情况,分析了试验钢的中心偏析、显微组织和夹杂物,并与同类钢种的应用情况进行了对比。结果表明,试制盘条的微观组织、拉拔性能均达到了用户的使用要求。     

帘线钢盘条表面脱碳计算模型的研究

帘线钢盘条表面脱碳会加剧盘条内外层变形程度的不均匀性,严重时可能导致断丝。通过分析碳原子在帘线钢热轧过程中的扩散行为,建立了考虑变形和温度变化的帘线钢盘条脱碳计算模型。该模型计算结果与实测值非常接近,可用于指导生产工艺改进,提高产品质量。     

42CrMoA钢主轴内部夹杂缺陷分析与控制

42CrMoA钢主轴在锻造后无损检测时发现内部有缺陷。采用宏观分析、扫描电镜观察、能谱分析、金相分析、化学成分分析、力学性能分析等方法对主轴缺陷的性质、成因和对主轴的影响进行了分析。结果表明：主轴内部缺陷为外来夹杂物，主要包含Al、Si、Ti、Ca、Mg、Na、K等元素的氧化物，主要为钢液或渣液冲刷熔蚀脱落的耐火材料形成的复合夹杂物，以及少量保护渣、炉渣，这些外来夹杂物集中分布在主轴的心部，其他位置的化学成分、内生夹杂物、金相组织、力学性能检测结果正常。通过优化浇铸工艺、挡渣设计等措施可以减少外来夹杂物。     

浅谈国内常用钢中非金属夹杂物检验标准

对比国内常用钢中非金属夹杂物含量的测定标准，从夹杂物分类、取样、评级原则等方面分析几个测定标准检测方法的异同，并对GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》提出修订意见。结果表明，GB/T 10561-2005《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》修订时，应借鉴ASTM E45-2018a Standard Test Methods for Determining the Inclusion Content of Steel对同一检验视场内有多条不同宽度系列的非金属夹杂物的测量方法，采用多数原则。     

0Cr17Ni7Al弹簧钢丝绕簧断裂分析

7.5 mm的0Cr17Ni7Al不锈弹簧钢丝在绕簧过程中一件弹簧在弯钩处断裂,通过生产质控过程调查、化学成分分析、金相检验、显微硬度检测和扫描电镜断口观察等方法对弹簧绕簧断裂的原因进行了分析。结果表明:弹簧断裂起源于表面缺陷处,该表面缺陷为钢丝吊装或转运过程中发生剐蹭或磕碰所致,弹簧在绕制弯钩时在该处形成应力集中,在弯曲应力的作用下,裂纹迅速扩展,导致弹簧弯钩过程中发生断裂。建议钢丝使用过程中加强表面质量检验,以免在弹簧表面形成潜在失效断裂的裂纹源。     

线材拉伸异常断裂分析

为了研究线材拉伸试验过程中试样断裂处位于夹具根部的原因,从而避免这一现象再次发生,影响检验数据,进行了模拟试验及生产应用。结果表明:夹持试样时,没有满足试样夹持部分长度至少为夹具长度的3/4时,线材会出现断裂在夹具根部的现象,使抗拉强度偏低,并且影响断面收缩率、断后伸长率的测量,使断面收缩率和断后伸长率不合格,产生无效数据。因此,在保证上、下夹具同轴度以及加持力正好合适的前提下,通过改变试样夹持部分长度进行拉伸试验,解决了线材拉伸试验断在夹具根部的问题。     

Mg处理对30CrNi2MoVA钢夹杂物的影响

为了研究Mg处理对钢中夹杂物的影响，采用NiMg合金对铝脱氧30CrNi2MoVA钢进行处理。共进行了3组试验，终点钢中Mg的质量分数分别小于0.001%、0.010%、0.014%。试验结果表明：Mg处理可以起到良好的脱氧、脱硫、脱磷效果，能有效地使钢中夹杂物弥散细小化，同时改变夹杂物的种类和成分。随着Mg含量逐渐增加，钢中夹杂物的平均等效直径由[?2.0×10－6 m]降低至[?1.0×10－6 m，]钢中等效直径小于[?1.5×10－6 m]的夹杂物比例从84.04%提高到93.65%。但当Mg质量分数增加到0.014%时，钢中开始出现少量的大尺寸夹杂物。将试验结果结合热力学计算分析可知，随着钢中Mg含量的逐渐提高，钢中夹杂物种类由Al2O3依次向Al-Mg-O系、MgO和Mg-O-S系转变。当钢中Mg含量进一步增加时，钢中出现细小的单纯MgS和Mg-O-S-P系夹杂物。     

等温转变对72A帘线钢线材直拉能力的影响

为探求线材的组织结构对钢帘线直拉工艺的适应性,通过铅淬火等温处理和直拉加工等实验与分析,开展了72A帘线钢线材的组织优化研究。结果表明:索氏体组织线材具有较好的冷加工性能;工业生产中,采用相变前快冷、相变区(600～620℃)近似等温转变的控制冷却工艺,72A帘线钢线材获得了均匀的索氏体组织,实际应用完全满足钢帘线直拉工艺要求。