含铈IF钢中铈夹杂物的热力学分析及实验研究

研究了含铈IF钢中铈夹杂物生成的热力学规律,以及铈对钢液中Al_2O_3夹杂物的变质机理,并采用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的主要夹杂物,结果表明,铈在氧、硫含量均小于0.0006%的超低氧、硫IF钢中仍能够同时脱氧、脱硫、脱磷,具有净化钢液作用;含铈IF钢中的稀土夹杂物主要为Ce_2O_3、Ce_2O_2S、CeAlO_3夹杂物,各稀土夹杂物呈球状或椭球状,且尺寸均小于2μm,钢中未发现稀土硫化物夹杂;含铈IF钢中的Al_2O_3夹杂物被铈变质为尺寸较小的CeAlO_3夹杂物。     

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。     

铈对Fe-28Mn-10Al-1C低密度钢中非金属夹杂物的影响

为了研究稀土铈对Fe-28Mn-10Al-1C低密度钢中非金属夹杂物的影响机理,通过扫描电子显微镜（SEM）、能谱分析仪（EDS）及Image J软件对比分析了稀土处理前后夹杂物的形貌、成分、尺寸和数量,并基于热力学计算阐明了稀土铈对夹杂物的改性机理。研究结果表明,低密度钢中典型夹杂物为AlN和AlN-MnS复合夹杂物,钢中AlN夹杂物较多,尺寸较大,平均直径为3.64μm;向低密度钢中添加（质量分数）0.001 9%铈后,夹杂物以球状AlN-Ce2S3、AlN-Ce2S3-MnS、AlN-MnS复合夹杂物和单一AlN夹杂物为主,整体夹杂物数量最少,夹杂物平均直径及长宽比降低,平均直径为3.08μm;向低密度钢中添加（质量分数）0.013%铈后,夹杂物则以球状Ce2S3、附着态AlN-Ce2S3和单一AlN夹杂物为主,夹杂物数量异常升高,1～4μm夹杂物所占比例较大,平均直径为2.52μm。稀土处理可有效细化夹杂物尺寸并改善大尺寸氮化物和硫化物夹杂的形貌特征,未检测到单一MnS及Al2O3夹杂物。此外,通过FactStage 8.0热力学计算软件分析了稀土铈对Fe-28Mn-10Al-...     

Ce含量对EH40船板钢热影响区夹杂物的影响

利用夹杂物自动分析系统在实验室中研究了钢中Ce含量对热影响区夹杂物演化的作用。结果表明,随着钢中Ce含量的增加,夹杂物的数量密度、平均尺寸和以Al_2O_3为核心的复合夹杂物比例都减少,夹杂物中Ce的含量和含Ce夹杂物的比例都增加,典型夹杂物核心由Al_2O_3+Ce_2O_3变为Ti_2O_3+Ce_2O_3,外部都析出MnS。当钢中Ce质量分数大于140×10~(-6)时,出现以Ti-Ce复合氧化物为核心的夹杂物。随着夹杂物中Ce含量的增加,钢中夹杂物的尺寸减小。Ce氧化物冶金工艺对夹杂物的细化作用明显。     

稀土对Gr65钢夹杂物和性能的影响

文章通过工业实验研究了向A572.Gr65钢中加入稀土后对其夹杂物、组织和性能的影响。结果表明,加入稀土之前,钢中夹杂物主要是Al_2O_3和Al_2O_3-Ca O,尺寸约为5μm左右,加入稀土之后,夹杂物变成不足2μm的球状RE_2O_2S夹杂物。并且通过热力学、动力学计算表明,添加稀土之后,钢中最容易生成的夹杂物是RE_2O_2S,而RE~(3+)和Al~(3+)在RE_2O_2S·Al_2O_3中间层中的扩散速率为稀土变质夹杂物的限制性环节。加入稀土后,热轧板微观组织有所细化;冲击和拉伸性能随稀土含量的增加而提高。     

钇基稀土处理对E36铸坯夹杂物的影响

为了控制钢液中夹杂物的形态,确定稀土Y和Ce与O、S反应的先后顺序及稀土夹杂物的形成规律,对E36船板钢稀土变性夹杂进行了热力学计算和试验研究,运用扫描电镜及能谱仪观察分析了E36铸坯中典型夹杂物。实践结果表明:Ce与Y相比要优先与O、S反应;稀土夹杂物形成的顺序为Re2O3、Re2O2S、Re2S3;生成的稀土复合夹杂物尺寸以15、50μm为主,相比未加稀土的夹杂物减少了20~55μm,并且呈规则球状。稀土氧化物多位于铸坯上1/4,稀土硫氧化物多位于铸坯的1/2处;稀土能改善夹杂物的形态、尺寸,对改善钢的性能非常有利。     

铈对IF钢全流程夹杂物的转变机理研究

通过工业试验,在IF钢冶炼过程RH阶段中添加铈铁合金,以改善汽车板钢的综合性能。对试验结果进行工业取样,通过SEM-EDS电镜、ASPEX夹杂物自动扫面、XRD以及热力学计算对冶炼全流程稀土型夹杂物类型、尺寸以及显微组织进行系统分析。结果表明从RH到铸坯再到轧材,稀土Ce会对Al2O3以及MnS等夹杂物进行变性,优先生成Ce2O3、Ce2O2S、CeO2等稀土型夹杂物,稀土类夹杂物从Al-O-Ce类逐渐转变为Al-O-Ce、Ce-O-S、Al-O-Ce-S类夹杂物,形状趋于球形和椭球形,尺寸在5μm以下。     

稀土对含铜锡铁素体不锈钢中非金属夹杂物的影响

为定量研究稀土元素对含铜锡铁素体不锈钢中变质夹杂物、净化钢液的作用,基于FactSage热力学软件最小吉布斯自由能原理,模拟计算不同稀土添加量条件下钢中夹杂物转变规律。同时,结合实验室小坩埚热模拟试验发现,随着稀土质量分数的增加,含锡铜铁素体不锈钢中Al_2O_3夹杂变质成硬度较低的CeAlO_3,MnS夹杂逐渐转变成CeS。钢中夹杂物逐渐转变为球状的稀土类夹杂,夹杂物尺寸为1~3μm,同时钢中夹杂物总量有所下降。当钢中稀土质量分数增加到0.057%时,CeAlO_3进一步转化成Ce_2O_3,钢中MnS也完全转变成CeS。然而,夹杂物尺寸、数量有所增加,反而使钢液进一步被污染。因此,从夹杂物控制角度考虑,试验钢中稀土最优添加量为0.035%。     

稀土对HRB400E热轧钢筋连铸坯夹杂物的影响

为了探究稀土对HRB400E钢中非金属夹杂物的影响,采用扫描电镜(SEM)、夹杂物自动分析系统(OTS)对不加稀土连铸坯(S质量分数0.023%,O质量分数0.006%)和加稀土连铸坯(S质量分数0.027%,O质量分数0.011%,La+Ce质量分数0.020 6%)中的夹杂物进行了对比分析。结果表明,加入稀土后硫化锰类(MnS)夹杂物数量所占比例约70%,变化不大,主要改性了二氧化硅-硫化锰类(SiO₂-MnS)、硅酸盐类(Silicate)和硅酸盐-硫化锰类(Silicate-MnS)夹杂物,使其比例分别从18.46%下降到2.86%, 5.54%下降到0.40%和4.00%下降到1.15%,并生成了稀土复合氧化物-硫化锰类(REO-Oxide-MnS)、稀土复合氧化物类(REO-Oxide)等稀土夹杂物,所占比例分别为15.78%和5.88%。加入稀土后粒径为[1,10]μm夹杂物密度上升,粒径大于10μm的夹杂物密度下降,夹杂物总体密度从154个/mm²上升到170个/mm²,平均尺寸从2.52μm略微上升到2...     

水溶液电解法研究铈对含钛夹杂物的影响

通过水溶液电解法将钛微合金钢中的含钛夹杂物完整地电解提取出来,并采用物理磁选的方法实现夹杂物的无损分离。含钛夹杂物经过超声分散、滴撒夹杂物悬浊液的方式进行制样,并结合扫描电镜研究其形貌。研究发现:随稀土加入量的增加,含钛夹杂物形貌发生不同程度的改变。不添加稀土铈时,钢中含钛夹杂物为典型的长方体形貌。加入0.003 8%稀土铈时,长方体含钛夹杂物转变为正方体含钛夹杂物。稀土加入量为0.005 4%、0.007 2%、0.009 8%时,形成TiC-CeAlO_3、Ti(C,N)-CeAlO_3,含钛夹杂物逐步向椭球形、球形转变,从棱角分明的形状转变为具有光滑曲面的夹杂物并且含钛夹杂物的尺寸减小。随着稀土加入量的增加,钢中含钛夹杂物的析出数量增加,直径小于1μm的含钛夹杂物析出比例增加、含钛夹杂物的平均尺寸逐渐减小。     

Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响

为了更好地研究Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响,通过SEM、EDS和夹杂物自动分析系统观察和统计了稀土夹杂物的类型、形貌、数量及尺寸,并利用Factsage 8.0热力学软件计算了稀土夹杂物的析出过程和析出规律。结果表明,不同Ce含量下H13钢中稀土夹杂物的形貌与类型相同,主要为Ce-O、Ce-O-S和Ce-S三大类,尺寸以小于5μm为主,形貌以球形和类球形为主;Ce含量会显著影响稀土夹杂物的尺寸与数量,当Ce质量分数为0.031%时,稀土夹杂物的平均尺寸和数量密度分别降至2.32μm和48.4 mm~(-2),Ce含量过高反而会增加稀土夹杂物的平均尺寸和密度;不同Ce含量下,稀土夹杂物的析出规律相同,Ce-O和Ce-O-S主要在钢液中生成,Ce-S主要在凝固过程中析出,且Ce-O更多地位于晶界处;热力学计算结果表明,稀土夹杂物生成类型和数量受O含量影响。     

Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响

摘要：为了更好地研究Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响,通过SEM、EDS和夹杂物自动分析系统观察和统计了稀土夹杂物的类型、形貌、数量及尺寸,并利用Factsage 80热力学软件计算了稀土夹杂物的析出过程和析出规律。结果表明,不同Ce含量下H13钢中稀土夹杂物的形貌与类型相同,主要为Ce-O、Ce-O-S和Ce-S三大类,尺寸以小于5μm为主,形貌以球形和类球形为主;Ce含量会显著影响稀土夹杂物的尺寸与数量,当Ce质量分数为0.031%时,稀土夹杂物的平均尺寸和数量密度分别降至2.32μm和484mm-2,Ce含量过高反而会增加稀土夹杂物的平均尺寸和密度;不同Ce含量下,稀土夹杂物的析出规律相同,Ce-O和Ce-O-S主要在钢液中生成,Ce-S主要在凝固过程中析出,且Ce-O更多地位于晶界处;热力学计算结果表明,稀土夹杂物生成类型和数量受O含量影响。     

高碳钢82B微镁处理工艺研究

以生产钢绞线用高碳钢82B为研究对象,研究了镁处理对于高碳钢中夹杂物的改性效果。研究表明,高碳钢82B经过镁处理后,钢中的非金属夹杂物成分和尺寸均发生明显变化。夹杂物由镁处理前的CaO-SiO_2-Al_2O_3系复合夹杂物转变为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系,夹杂物中SiO_2含量明显降低。随着钢中Mg含量的增加,盘条中小于3μm的夹杂物数量显著增加,大于5μm的夹杂物数量显著降低。镁处理后盘条的抗拉强度提高了17%左右。热力学计算表明,夹杂物中MgO含量增加可扩大夹杂物液相区面积,但MgO质量分数不宜高于22%。因此,依靠镁处理工艺来细化钢中的夹杂物,可以显著降低高碳钢盘条拉拔过程中非金属夹杂物的危害,生产出高质量的钢绞线产品。     

Ce对2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢夹杂物变质的影响

研究了添加单一稀土元素Ce后2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢中夹杂物的变质机理。依据冶金热力学理论计算了Ce添加后,钢液中可能生成的夹杂物种类,分析了各种夹杂物存在的稳定性和相互转化的条件。在此基础上,利用SEM、EDS研究了Ce对无取向硅钢中夹杂物数量、尺寸、形貌及类型的影响。结果表明:适量的Ce显著降低了无取向硅钢中微细夹夹杂物(小于1μm)的数量,增加了粗大夹杂物(2~5μm)数量;Ce使AlN、Al_2O_3等夹杂物变性为球状的CeO_2S_2+AlN、CeS+CeAlO_3和CeS+Al_2O_3等复合夹杂物,有效抑制了钢中MnS的析出。     

微量Ce对65Mn钢微观组织和力学性能的影响

用真空感应炉制备不同微量Ce的65Mn钢样;用成分、OM、SEM、EDS、XRD和力学性能等试验数据,研究微量Ce对钢材微观组织和力学性能的影响。结果表明,随微量Ce的增加,钢液洁净度提高;钢中长条状Mn S变为2μm以下的椭球形或类球形MnS+Ce_3S_4夹杂物,11μm的氧化类夹杂物由不规则状变为2μm以下的类球形氧化物+Ce_2O_2S+Ce_2O_3夹杂物;晶粒尺寸(珠光体)由21.65μm减小到13.74μm,珠光体片间距由264 nm减小至116.77 nm;钢材力学性能亦随Ce的增加而成正比的提高。当Ce含量为0.004 6%时,钢材的Rp0.2、Rm、A和αk值分别达到714.38 MPa、864.70 MPa、22.75%和37 J。     

低碳低硅铝镇静钢精炼过程钢中夹杂物行为研究

通过对唐钢FTSR冷轧基料(SPHC)钢种整个浇次全程跟踪取样,采用美国ASPEX对所取钢样中夹杂物进行自动扫描检测,分析研究了SPHC钢中非金属夹杂物的主要来源、数量、尺寸分布、组成和类型的演变规律。结果表明:到站喂铝线后夹杂物主要为Al_2O_3,精炼过程中钢液中形成MgO-Al_2O_3系夹杂物。喂铝线夹杂物上浮后,尺寸大于5μm的夹杂物数量为15%;钙处理后,Al_2O_3和Mg O-Al_2O_3系夹杂物变形效果较好,夹杂转变为CaO-CaS-Al_2O_3复合夹杂,尺寸小于5μm的夹杂物大于95%以上。提出了优化造渣、吹氩制度,优化生产组织模式,提高保护浇铸水平等措施,达到了降低夹杂物含量、缩短精炼周期、降低生产成本的目的。     

含铈IF钢中含钛夹杂物的析出行为

通过热力学计算研究了IF钢中含钛夹杂物的形成过程以及铈对钢液中Al2O3夹杂物的变质机理,并采用扫描电镜、能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的含钛夹杂物。热力学计算和扫描电镜观察结果表明:TiN不能在熔炼温度下形成;在IF钢液凝固的过程中TiN以异质形核的形式生成并长大,生成TiN-Al2O3夹杂物;在含铈IF钢中TiN-Al2O3夹杂物被稀土铈变质为TiN-CeAlO3夹杂物,稀土铈减小了含铈IF钢中含钛复合夹杂物的尺寸。     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

镁处理对低碳微合金钢中夹杂物和凝固组织的影响

以低碳微合金钢HR60为研究对象,探讨了镁处理对钢中夹杂物变性以及凝固组织的改善作用。研究得到如下结论:镁处理对车轮钢中Al_2O_3具有显著的变质作用,当钢中Mg质量分数为0.002 6%时,夹杂物变质充分,基准钢中Al_2O_3+Mn S夹杂物变质为Mg O·Al_2O_3+Mn S或Mg O·Al_2O_3+Mn S+(Ti,Nb)(C,N)夹杂物;镁处理后钢中夹杂物平均粒径减小,数量显著增多,尺寸小于2μm的夹杂物数量占60%以上,细小夹杂物在钢中呈弥散分布;试验钢经过镁处理后,铸态组织由"多边形铁素体+珠光体"演变为"多边形铁素体+珠光体+针状铁素体"混合组织,针状组织在一定程度上细化了凝固组织;理论计算表明,降低钢液与夹杂物之间的界面能,减小夹杂物与钢液之间的润湿角(θ),是镁处理钢中夹杂物细化的重要原因。     

VD镇静时间对齿轮钢大颗粒夹杂物的影响

采用蔡司电镜+INCA软件对宝山钢铁股份有限公司齿轮钢VD镇静过程钢中夹杂物进行自动检测,发现大于5μm夹杂物数量与大于10μm夹杂物数量成正相关,而且随着镇静时间的增加先减少后增加。VD镇静过程最大夹杂物主要是球状CaO-Al_2O_3+MgO-Al_2O_3复合夹杂物,而且随着夹杂物中CaO-Al_2O_3面积占比的增加,最大夹杂物尺寸增大。建议镇静时间控制在15 min左右。