硫含量对中碳非调质钢中硫化物及组织的影响

利用真空感应炉冶炼了不同硫含量的中碳非调质钢,研究了S含量对非调质钢中硫化物形态分布及显微组织的影响．结果表明:在0．025％~0．065％范围内,随S质量分数的增加,非调质钢中硫化物的数量增多,偏聚分布现象加重;晶内铁素体比例随之升高,组织得到细化．通过热力学计算及相图信息研究了硫化物的类型转变．S含量增加时第Ⅲ类MnS在凝固末期以离异共晶形式较早析出,剩余液相中的S在凝固结束时以共晶形式析出为第Ⅱ类MnS．单独MnS以及MnS-V（C,N）复合硫化物均可作为晶内铁素体的有效形核核心,促进铁素体的生成．      

镁处理对1215易切削钢中夹杂物的影响

 1215易切削钢中硫化物夹杂不仅影响钢的切削性能,对钢性能的各向异性以及产品质量问题也有重要影响,对钢中硫化物夹杂的调控是改善产品品质的重要途径。采用镁处理技术,对钢中硫化物夹杂的形态、大小和分布进行调控,解析镁对夹杂物的改质影响。通过高温熔炼试验,冶炼不同镁含量的钢锭,采用光学显微镜、扫描电镜及小样电解技术对钢中夹杂物的二维及三维形态和分布进行分析,并结合热力学计算解析夹杂物改质机制。研究表明,镁具有较强的脱氧能力,可改变钢中硫化物形态和分布。钢中镁质量分数从0增加至0.000 6%、0.001 7%,夹杂物形态首先从Ⅰ类球形、椭球形转变至Ⅱ类沿晶分布的簇状、串链状、珊瑚状,然后再转变为多面体形或不规则块状的的Ⅲ类硫化物。镁质量分数进一步增加至0.002 7%,镁对夹杂物的形态、尺寸、分布影响不再显著。钢中的MnS在熔融液态中不会析出,主要在凝固过程固液两相区析出,其析出温度为1 502.0 ℃,对应的凝固分率为0.409。凝固过程中部分MnS会以钢中氧化物夹杂为异质形核点析出,形成内部氧化物、外部硫化物的复合夹杂。钢中Al₂O₃经镁改质转变成为更加细小弥散分布的MgO·Al₂O₃,改质后夹杂物不易聚集长大,成为更多的MnS析出异质形核点,从而促进了MnS析出,夹杂物整体数量密度增大,平均等效直径减小。     

钢中氧含量对硫化物夹杂种类和形态的影响

主要研究了钢中氧含量与硫化物夹杂物的种类和形态之间的关系,以控制合适的氧含量,从而提高线材的切削性能,对15个炉次的冶炼过程及其成品取样,分析氧含量对硫化物夹杂的成分、形态及切削性能的影响。结果表明:钢中硫化物与氧化物形成的复合夹杂物的比例会随着氧含量的增加而变大,硅、铝、钙氧化物为核心,外围包裹MnS或CaS的纺锤形或球形复合夹杂对提高切削性能非常有利,应保证成品线材中的氧的质量分数不低于0.0140%。     

管线钢铸坯中硫化物特征及形成机理

 对管线钢铸坯中的硫化物特征进行了分析,并对其形成机理进行了讨论。发现从中间包钢液到铸坯,管线钢中夹杂物由低熔点的CaO Al2O3向CaS Al2O3类型转变,且夹杂物尺寸越小,在冷却过程中的转变越充分。根据形貌特征,含硫化物夹杂可分为以下几类,即硫化物在氧化物表面部分析出、硫化物半包裹氧化物、硫化物完全包裹氧化物、纯硫化物和在TiN上析出的硫化物。采用FactSage软件对冷却过程管线钢中的夹杂物转变进行了计算,发现随着温度的降低,液态钙铝酸盐夹杂物逐渐经历CaO·Al2O3→CaO·2Al2O3→CaO·6Al2O3→Al2O3的转变过程,同时CaS和MnS相也在冷却过程中析出,且MnS的析出温度低于CaS,这解释了铸坯中硫化物的特征和形成。     

镁对非调质钢中组织及硫化物的影响

为了探究不同镁含量对非调质钢中组织和硫化物形态、尺寸、分布及成分的影响,采用蔡司金相显微镜、扫描电子显微镜、小样电解等方法,分析了经高温电阻炉冶炼不同镁添加量的49MnVS3非调质钢。结果表明,由于镁蒸气压较高,在实验室冶炼中大量挥发,导致钢中镁的实际平均收得率仅为3.10%;镁的质量分数为0～22×10~(-6)时,随着镁的质量分数的增加,钢中硫化物形态由Ⅱ类逐渐向Ⅰ类、Ⅲ类转变;钢中硫化物尺寸增大,硫化物的分布均匀性得到显著改善;钢中复合夹杂物比例明显增加,但MnS的比例出现下降;形成了细小弥散的氧化物,增加了奥氏体形核质点,具有细化组织的趋势。     

镁对非调质钢中组织及硫化物的影响

摘要：为了探究不同镁含量对非调质钢中组织和硫化物形态、尺寸、分布及成分的影响，采用蔡司金相显微镜、扫描电子显微镜、小样电解等方法，分析了经高温电阻炉冶炼不同镁添加量的49MnVS3非调质钢。结果表明，由于镁蒸气压较高，在实验室冶炼中大量挥发，导致钢中镁的实际平均收得率仅为310%；镁的质量分数为0～22×10-6时，随着镁的质量分数的增加，钢中硫化物形态由Ⅱ类逐渐向Ⅰ类、Ⅲ类转变；钢中硫化物尺寸增大，硫化物的分布均匀性得到显著改善；钢中复合夹杂物比例明显增加，但MnS的比例出现下降；形成了细小弥散的氧化物，增加了奥氏体形核质点，具有细化组织的趋势。     

钢凝固后由→γ转变时 MnS 的形成行为(摘译)

一、绪言钢中 MnS 夹杂从其形态和分布一般可分成三类:球状的Ⅰ型往往与氧化物复合存在于含氧较高的钢中,由于固溶了氧而塑性较差,对钢板的厚向韧性等机械性能影响较小;Ⅱ型存在于氧浓度低的钢中,多数以共晶形态分布在树枝晶间。经受大的变形时形成所谓群集状的特殊分布,危害钢材的机械性能;角状的Ⅲ型与Ⅱ型一样存在于低氧浓度的钢中。虽然延性     

易切削不锈钢中氧含量和锻造比对硫化物形态及切削性能的影响

摘要：易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌对切削性能具有重要影响。运用扫面电镜分析、热力学计算、锻造实验、切削实验等方法研究了氧含量和锻造比对易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌的影响,以及对切削性能的影响。实验结果表明：随着铸态钢中氧含量的增加,MnS包裹(Mn,Cr)O等氧化物的复合硫化物数量增多,第Ⅰ类硫化物的比例上升,硫化物数量减小,尺寸和面积比增加。在锻造过程中,高氧含量（TO质量分数0.021%）钢样中复合硫化物沿锻造方向变形较小,平均长宽比小于3,钢中硫化物呈纺锤形或球形均匀分布。切削实验发现,高氧含量钢样（TO质量分数0.021%）比低氧含量钢样（TO质量分数0.007%）具有更小的切削力和表面粗糙度,刀具使用寿命增加了44.1%,切削性能整体得到提高。     

易切削不锈钢中氧含量和锻造比对硫化物形态及切削性能的影响

易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌对切削性能具有重要影响。运用扫面电镜分析、热力学计算、锻造实验、切削实验等方法研究了氧含量和锻造比对易切削不锈钢中硫化物的类型和形貌的影响,以及对切削性能的影响。实验结果表明:随着铸态钢中氧含量的增加,MnS包裹(Mn, Cr)O等氧化物的复合硫化物数量增多,第Ⅰ类硫化物的比例上升,硫化物数量减小,尺寸和面积比增加。在锻造过程中,高氧含量(TO质量分数0.021%)钢样中复合硫化物沿锻造方向变形较小,平均长宽比小于3,钢中硫化物呈纺锤形或球形均匀分布。切削实验发现,高氧含量钢样(TO质量分数0.021%)比低氧含量钢样(TO质量分数0.007%)具有更小的切削力和表面粗糙度,刀具使用寿命增加了44.1%,切削性能整体得到提高。     

钙处理对齿轮钢中硫化物形貌的影响

采用金相、扫描电镜、能谱仪等分析手段,研究了钙处理DIN18CrNiMo7-6齿轮钢铸态组织中硫化物夹杂物的形貌、成分和特征参数,并讨论了成分对硫化物形态和分布的影响。结果表明,钙抑制Ⅱ类硫化物的形成,铝和硫的作用反之。随wCa/wAlsol.比值的增加,氧化物向低熔点方向转化。     

钙、镁在含硫钢中硫化物变性过程中的作用

 为了保证含硫钢的切削性能,同时改善MnS对钢材造成的各向异性,通常对MnS进行变性处理。对含硫钢分别进行了镁处理和钙处理试验,分析了这两种处理方式对钢中夹杂物尺寸和成分的影响。镁处理有利于在钢中形成更加细小的Mg-Al-O氧化物夹杂。在钢液凝固过程中,Mg-Al-O夹杂可以作为MnS的形核核心,减少MnS沿晶界析出的数量;Mg-Al-O氧化物核心外围包裹的Mg-Mn-S中的镁主要来源于氧化物核心中的镁向外层MnS中的扩散。钢经过钙处理后,形成的Ca-Al-O氧化物作为MnS的形核核心;氧化物核心外围包裹的Ca-Mn-S主要是由钢液中溶解的钙进入外层包裹的MnS中所形成;复合硫化物中的钙进一步向氧化物核心中扩散,使核心中钙质量分数逐渐升高。     

易切削钢AISI 1215铸态硫化物形貌尺寸分布特征研究

对易切削钢AISI 1215铸坯中的夹杂物形貌、尺寸进行观察和统计,结果显示铸坯边缘区域为Ⅰ类MnS,中心区域为Ⅱ类MnS.根据Uhlmann的凝固前沿夹杂物析出模型以及铸坯化学成分分析,认为冷却速度和硫元素偏析对MnS夹杂形貌和尺寸分布有着重要影响,冷却速度越快,越易形成Ⅰ类MnS,硫元素偏析越严重越有利于形成Ⅱ类MnS.     

钢液钙处理过程有效钙硫比对303 t超大钢锭中硫化物形貌的影响

通过工业实验研究了钙处理对303 t的16Mn重型管板铸锭中硫化物形貌的控制.未钙处理的锻件缺陷主要分布在轴向上靠近顶部、径向上在距中心1/2以内位置,缺陷主要为大尺寸Ⅱ类MnS夹杂物.采用Micro-CT检测了铸锭顶部中心位置MnS夹杂物三维分布,夹杂物为长条状和片状,数密度为0.77 mm^-3,最大直径为1370μm.在真空脱气后对钢液进行钙处理,钙处理不仅将钢液中原生Al₂O₃夹杂物改性为液态钙铝酸盐,并且钙会在钢液凝固和冷却过程中优于锰先与硫结合生成CaS.通过FactSage热力学计算得到,钙处理将MnS夹杂物的析出温度由1244.7℃降低至1227.9℃,同时减少了MnS夹杂物析出量.钙在改性硫化物之前先改性了钢中氧化物,因此提出了有效钙硫比Ca/Seff.用来表征钙处理对硫化物形貌的影响,Ca/Seff.的含义为改性硫化物的有效钙和钢中硫的原子浓度比,可以直接根据钢液的总氧T.O含量、总硫T.S含量和总钙T.Ca含量计算得到,此公式适用于硫质量分数小于30×10^-6的低硫钢.随着钢中C...     

钙处理齿轮钢中氧硫复合夹杂物的热变形能力

采用金相分析、扫描电镜和能谱仪等分析手段,研究了钙处理加硫的DIN18CrNiMo7-6齿轮钢中氧硫复合夹杂物的形貌、成分和热变形行为.结果表明:外围硫化物的钙抑制了氧硫复合夹杂物的变形,当外围硫化物的钙原子分数约为5.0%时抑制作用达到饱和;高熔点核心氧化物的面积分数增加,复合夹杂物的变形能力降低,而低熔点核心氧化物对复合夹杂物变形能力的影响不明显.     

中碳高硫易切削钢中Zr添加对MnS夹杂物形貌特征的影响

摘要：为改善中碳高硫易切削钢中MnS夹杂物形貌特征,在2kg真空感应炉开展了钢中添加Zr金属的试验。利用SEM-EDS研究了不同Zr含量下钢中氧化物和硫化物的形貌特征,并利用Thermo-Calc软件分析了中碳高硫易切削钢中不同种类MnS的形成过程和机制。结果表明：不添加Zr元素的试验钢中,硫化物主要为簇状形貌的II类,以及少量大尺寸的I类,尺寸和空间分布都很不均匀。加了质量分数为0.0015%的Zr元素后,钢中硫化物基本上是以沿晶界分布的簇状形貌存在,复合硫化物占比只有0.1%。随着Zr质量分数进一步增加至0.0051%,钢中主要生成细小的、纯ZrO2氧化物粒子,为硫化物提供了大量形核核心,减弱了硫化物在晶界聚集的分布行为,提高了硫化物的分布均匀性。试验结果表明,高硫氧比条件下,同样可以利用钢中氧化物粒子改善MnS形貌,关键是得到细小尺寸、高效形核效果的第二相粒子。     

MnS在Ti-Al复合脱氧氧化物上的析出研究

采用高温电阻炉,通过改变不同冷却条件和不同硫含量,系统研究了Ti-Al复合脱氧夹杂对MnS夹杂物析出量和形貌的影响。试验结果表明:冷却速率对MnS的析出有着重要的影响。当钢液中硫的质量分数从0.001%增加到0.01%时,在炉冷条件下,MnS析出量随着钢液中硫含量的增加而增加。但是在水冷条件下,MnS的析出量不随钢液中硫含量的增加而变化。当钢液中w([S])0.008%时,所有氧化物夹杂表面都会析出MnS夹杂;当0.002%≤w([S])0.008%时,复合氧化物夹杂中MnO+SiO2含量越高,MnS越容易在氧化物上面析出。复合夹杂物中Ti3O5和Al2O3对MnS的析出没有明显影响。当w([S])0.002%时,基本没有MnS夹杂析出。MnS在低熔点氧化物上呈镶嵌状析出,在高熔点上呈包裹状析出。     

超低氧钢中复合夹杂物形成的实验室研究

通过实验室真空感应炉试验,研究了超低氧条件下钢中复合非金属夹杂物的形成。研究发现:在含有一定硫的超低氧钢中高熔点氧化物夹杂很少,大部分为MnS。钢中Al2O3的尺寸较MgO-Al2O3系夹杂要大。以高熔点夹杂物为异质形核核心析出的MnS能显著提高钢材的疲劳寿命,此种复合夹杂物的形成与钢液成分、高熔点夹杂物的尺寸有关。     

碲处理改善汽车曲轴用非调质钢38MnVS6硫化物形貌的研究

为研究碲元素对汽车曲轴用非调质钢38MnVS6硫化物形貌的影响,在冶炼过程中喂入70 m的Mn-Te线,加入0.012%Te,通过金相显微镜及扫描电镜对Φ380 mm连铸圆坯及Φ105 mm热轧圆钢的非金属夹杂物进行研究。研究发现,硫化物的形态在连铸坯横向与纵向的形态相同;MnS与MnTe形成共晶化合物,MnTe的存在改变了MnS的析出形态,可以使硫化物形态向短杆甚至椭球态转变,整体长度尺寸变小,平均长度由45μm缩短为15μm;加入0.012%Te后,MnTe与MnS两种夹杂物发生固溶,轧材夹杂物与铸坯相似,而未Te处理的圆钢硫化物随轧制的方向被明显的拉长。     

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。     

超低氧钢中复合夹杂物形成的实验室研究简

 通过实验室真空感应炉试验,研究了超低氧条件下钢中复合非金属夹杂物的形成。研究发现：在含有一定硫的超低氧钢中高熔点氧化物夹杂很少,大部分为MnS。钢中Al2O3的尺寸较MgO-Al2O3系夹杂要大。以高熔点夹杂物为异质形核核心析出的MnS能显著提高钢材的疲劳寿命,此种复合夹杂物的形成与钢液成分、高熔点夹杂物的尺寸有关。