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。     

超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的研究进展

论述了超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的热力学,着重于脱氧、TiN析出、尖晶石夹杂物形成及钙处理的热力学研究。介绍了VOD炉内夹杂物行为的数学模拟研究,分析了超纯铁素体不锈钢中夹杂物引起的产品缺陷、夹杂物形成规律及特征,指出TiN或Ti(CN)容易在MgO、Al2O3-MgO、Ti2O3基体上析出,形成包裹型复合夹杂物。最后提出了今后开展超纯铁素体不锈钢夹杂物研究的几点建议。     

钙处理钛合金化钢中TiN析出行为

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效球化钢中的夹杂物和还原夹杂物中的TiOx,还原的Ti逐渐向夹杂物表层扩散积聚,促进了TiN在复合氧化物表面局部析出。钢中细小氧化物及氮化物的数量随Ti含量增加而增加,因此,钙处理较高Ti含量钢有助于促进细小的复合氧化物+TiN夹杂物的形成,并延迟凝固过程中TiN均质形核时间,细化TiN颗粒的尺寸。2~3μm的TiN不仅能诱导多边形铁素体析出,也能诱导针状铁素体析出。TiN及MnS在复合氧化物表面局部析出有助于互锁的针状铁素体诱导析出。     

微合金化超纯Fe-18Cr-2Mo钢的冲击韧性及影响因素

超纯Fe-18Cr-2Mo不锈钢经合金化处理后性价比优良,在行业内受到越来越多的重视.研究了单独加Ti和Ti-Nb复合添加的超纯Fe-18Cr-2Mo不锈钢热轧板的冲击韧性及影响因素.结果表明,在wTi+ Nb/wC+N=9的条件下,Ti-Nb复合添加的钢韧脆转变温度(DBTT)较Ti单独添加的钢低35℃.含Ti钢中,3～5 μm的TiN析出物居多;Ti-Nb复合添加的钢中,1 ～3 μm的TiN析出物居多,此外含有200 nm左右的以TiC为核心的(NbTi)C复合相及100 nm左右NbC.低于DBTT时冲击,试验钢沿{100}晶面发生脆性解理断裂.细化TiN析出物,增加细小球形、椭球形的富Nb碳化物,同时降低碳在钢中的固溶量,有利于试验钢冲击韧性的提高.     

镁处理对含Ti螺纹钢中夹杂物的影响

对含Ti高强度螺纹钢进行了镁处理试验,分析了镁处理前后试样中夹杂物的成分和尺寸的变化,并用FactSage软件对夹杂物的形成和析出进行了计算。结果表明：加Mg前试样中夹杂物主要是Al₂O₃、以Al₂O₃为核心的TiN和TiN,加Mg后试样中夹杂物主要是Al₂O₃、MgO·Al₂O₃、以Al₂O₃或MgO·Al₂O₃为核心的TiN和TiN。钢中氧含量越高,越容易形成Al₂O₃,氧含量越低,越容易形成MgO;Al含量越高,越不容易形成MgO。TiN在钢液凝固过程中可以以氧化物为核心形核析出或者单独析出。镁处理后试样中夹杂物尺寸减小。MgTi₂O₄主要是在Mg含量较高和温度较低的情况下形成,试样中MgTi₂O₄     

8Cr13MoV钢电渣过程Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物行为的演变

研究了电渣过程中,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物形貌,形核特点,从夹杂物长大动力学分析了影响复合夹杂物析出长大的条件.研究表明:Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核核心Al_2O_3一般为圆形或长方形,而附着生长在核心外围的(Ti,V)N则为不规则的多边形,复合夹杂三维图像为不规则多边体;电渣过程,在一定范围内,随冷却强度升高,夹杂物数量增加,面积减小,Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核率有所提高;夹杂物长大动力学表明,冷却强度影响着夹杂物最终尺寸,Ti、V、N含量影响着夹杂物的析出时间和最终尺寸.     

TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂层硬质合金的氧化行为

采用高温化学气相沉积(HT-CVD)和中温化学气相沉积(MT-CVD)相结合的复合化学气相沉积新技术在硬质合金基体WC-(W,Ti)C-(Ta,Nb)C-6%Co上分别沉积TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN涂层,制备TiN/TiCN/TiN和TiN/TiCN/Al2O3/TiN CVD多层涂...     

稀土对H13钢中夹杂物的影响

通过对不同Ce含量的H13钢锻材中夹杂物的解剖,研究了Ce与H13钢中夹杂物的相互作用关系,并结合SEM+EDS和Factsage热力学软件对于Ce的改质过程和改质机理进行了研究和理论计算。结果表明,未加入稀土时,H13钢锻材中夹杂物以Mg Al2O4和Mg Al2O4外包覆富Ti相最外层包覆富Nb相的三层复合结构为主;当锻材中稀土含量为0.004%时,锻材中夹杂物的类型主要以Mg-Al-O与Ce Al O3的混合共生相和共生相外面包覆富Ti相的双层复合结构为主;当锻材中稀土含量为0.034%时,锻材中夹杂物的类型变为Ce2O3、Ce2O2S和富Ti相富Nb相的混合共生相。Ce先将Mg Al2O4改质为Ce Al O3,然后改质为Ce2O3或Ce2O2S。Mg Al2O4和Ce Al O3都能作为富Ti相的异质形核核心,Ce2O3和Ce2O2S对于富Ti相的异质形核具有很好的抑制效果。Ce可以与痕量元素As进行有效的结合,夹杂物存在形式有两种:一种为RE-As-O/S夹杂物;另一种为Ce-As夹杂物在Ce-O或Ce-O-S外表面包裹析出。Factsage对于Ce改质Mg-Al-O系夹杂物的理论计算结果与实验观察结果基本一致。     

热轧和退火后汽车用热镀锌440 MPa级高强IF钢析出物分析

 通过TEM和EDS对汽车用热镀锌440MPa级高强IF钢热轧和不同退火工艺条件下的析出物的形貌、分布和成分特征进行研究,并分析了退火工艺参数对析出物的影响。结果表明,热轧和退火得到的析出物主要有TiN、NbC、TiC、Fe(Ti+Nb)P等。退火后的析出物数量都明显多于热轧板中的析出物数量,并且随着退火温度的升高和保温时间的延长,原来粗大析出物细化、分解,而原来细小析出物得以粗化、长大。     

一种Nb-Ti-V钢在奥氏体相区中的应变感生析出特性

用透射电子显微术和原子探针研究了奥氏体相区中的变形过程是如何影响一种Nb（0．041重量％）、Ti（O．11重量％）、V（O．018重量％）微合金化钢的应变感生析出特性。在1250℃固溶退火后，几乎所有的Nb和V都已进入固溶体。Ti并未进入固溶体，而是以TiN析出物的形态稳定地存在着。在冷却到变形温度的过程中，这些TiN析出物成了Nb和V的形核点，形成了富含TiN的心部和富含V的外壳的析出物，Nb均匀地分布在整个析出物中。在变形后，产生了应变感生析出物，这些应变感生析出物主要由Nb和V组成，Ti的量很少。较小的应变感生析出物中N含量比C含量高，随着析出物的增大，C的含量也随之增加。     

Ti含量对Ti-Mo微合金钢TiN形成的影响

以不同Ti含量的Ti-Mo微合金钢为研究对象,利用OM、SEM及EDS对试验钢夹杂物进行了研究,探索Ti含量对Ti-Mo微合金钢TiN形成的影响规律.结果 表明:TiN尺寸大小与Ti含量有较大关系,其尺寸随Ti含量升高而增大;N含量过高也会产生较多大尺寸的TiN及Ti(N,C)夹杂;本实验条件下,当Ti含量≤0.1％,...     

Ti-IF和Nb+Ti-IF钢罩式退火析出行为与织构的对比研究

采用X-衍射仪技术并结合金相显微镜、扫描电子显微镜(SEM)、透射电镜(TEM),研究了加Nb和不加Nb两种罩式退火的无间隙原子钢的金相组织、析出行为及织构。试验结果表明:Nb没有明显改善再结晶织构,但通过Nb增加Ti在点阵中的有效固溶度,在形成TiN、TiC、TiS析出物的同时增加了TiN的数量和尺寸;Nb作为细化晶粒元素在卷曲过程和再结晶退火过程中抑制了晶粒长大,同时使碳氮化物析出颗粒粗大并且降低了γ纤维中的{111}〈110〉织构组分。     

脱氧工艺对硅钢连铸坯非金属夹杂物的影响研究

 研究了Al+FeSi以及FeSi两种不同脱氧工艺对硅钢铸坯中非金属夹杂物的影响。通过合理的试验设计并运用T［O］含量测定、金相分析、SEM及EDS等研究手段,对铸坯中的夹杂物进行了分析,研究表明Al+FeSi复合脱氧不仅比FeSi脱氧具有更强的脱氧能力,且能使铸坯中的夹杂物在尺寸和数量上有明显降低,夹杂物的特征也由Si O Al Mn Ti Fe系变性为以尺寸＜5 μm的Al2O3夹杂为核心、包覆Al Si S Mn Ca Ti Fe O系的复合夹杂。     

09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用

以09CuPTiRE钢为研究对象,建立钢液凝固过程中溶质偏析和夹杂物析出的耦合热力学模型.利用该模型,研究分析了09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用,得到以下结论:稀土能抑制09CuPTiRE钢中Ti3O5夹杂的析出,当RE含量为0.0045％时,Ti3O5夹杂完全消失;微量稀土有利于09CuPTiRE钢中TiN的析出,随着稀土加入量的增加,对TiN的析出起到抑制作用;钛能抑制09CuPTiRE钢中REN的析出,从而影响凝固过程中RES的析出行为.     

两相区退火时间对热轧汽车用超细晶亚稳钢析出物的影响

采用碳萃取复型技术和采用透射电镜TEM+EDX技术研究分析汽车用超细晶亚稳钢热轧板和两相区不同退火时间钢板中析出物的尺寸、形态、分布和成分组成。结果表明:热轧板中主要析出物为类似正方形TiN、椭圆状NbTi(CN)和细小圆球状NbC,TiN析出于浇铸过程,在轧制冷却过程中,Nb、C元素以TiN粒子为形核点析出的复杂析出相NbTi(CN),NbC析出于位错与亚晶界处;在两相区退火过程中,部分碳化物固溶于奥氏体中,未固溶的析出物相互吞并粗化,为典型的Oswald熟化机制;在两相区退火初期,有矩形TiN析出物析出,随着退火时间的延长,析出物形貌向圆形和椭圆形发展,进一步粗化,保温6 h以后,析出物为NbTi(CN)和NbC,未发现TiN析出物。     

超低氧钢 20CrMoH 和 60Si2MnA 中 TiN 夹杂的控制

研究了超低氧(10×10-6)钢20CrMoH和60Si2MnA转炉终点[C]和LF渣(TiO2)对转炉终点[Ti]和LF精炼过程△[Ti]的影响,以及[S]、[N]对TiN生成的影响.结果表明,试验钢TiN夹杂有两类:(1)单独TiN;(2)CaS为核心的复合TiN.20CrMoH钢中TiN夹杂较少,60Si2MnA钢中TiN占夹杂总量的50%～0%.随铸坯中S含量的增加,TiN夹杂含量增加;当[Ti]为(69～80)×10-6,[N]、[S]分别从(60～74)×10-6和(30～35)×10-6降至(27～35)×10-6和(14～20)×10-6时,TiN个数从4.4～6.1.个/cm2降低到0.4～1.1个/cm2;当[S]≤0.002%,钢中无CaS-TiN复合夹杂析出.     

超细晶高强贝氏体钢析出相的研究

利用透射电镜观察分析了武钢生产的新一代超细晶粒800 MPa级钢卷的显微结构.研究发现钢卷的晶粒结构已细化到3～5 μm,组织主要是板条贝氏体;第二相析出物主要为(Ti, Nb)(C,N)和CuxS (x=1～2),CuxS析出颗粒形貌呈长椭圆或长条形,Nb含量高的析出物则为圆球形;大颗粒析出物(150～250 nm)是含Mn相对较高的Nb、Ti和Cu的复合析出物,其中MnS为核心,Nb、Ti和Cu的析出物规则地分布在MnS颗粒两边.     

HRB500E抗震钢筋中钛化物析出热力学分析

 钢液凝固过程中钛化物在液相、固相的存在形态对固相组织的性能有着重要的影响,其第二相析出起到细化晶粒的作用。为分析HRB500E抗震钢筋钢中TiN、TiC、Ti(C,N)析出物的析出规律,对TiN、TiC、Ti(C,N)析出物进行热力学计算。结果表明,TiN、TiC在钢液成分均质状态下难以析出,TiC_0.19N_0.81在温度为1 843 K时析出;在凝固过程中,由于Ti、N在凝固前沿富集,TiN在凝固过程中具备析出的热力学条件,析出温度为1 745 K;在固相奥氏体中,TiN和TiC粒子具备析出热力学条件,TiC析出温度比TiN的低,铁素体中有TiC的析出。     

含Ti不锈钢冶金工艺进展

围绕含Ti不锈钢冶金工艺的研究进展,从冶金物理化学基础、氧化物和TiN夹杂的形成与控制、凝固过程TiN复合核心和Ti元素对不锈钢铸件力学性能的影响等方面进行了总结和讨论。主要的研究进展为:含Ti不锈钢在冶炼过程生成的Al₂O₃、镁铝尖晶石、(MgO?Al₂O₃)_rich?CaO?TiO_x等高熔点氧化物夹杂是导致含钛不锈钢连铸水口堵塞的主要原因;优化的Al、Ca、Ti的添加方式和炉渣控制工艺是夹杂物减少和低熔点化的重要手段;TiN夹杂的析出、扩散长大和碰撞聚合的基本规律是关注的热点,钢液中大尺寸氧化物夹杂会促进TiN团簇的形成;通过严格控制凝固过程TiN或氧化物-TiN复合核心能够促进δ-Fe异质形核,提高连铸坯等轴晶率;固溶Ti元素能提高奥氏体或双相不锈钢中铁素体含量,提升不锈钢铸件的拉伸性能。      

调制比对TiN/Ti多层膜结构和力学性能的影响

采用反应磁控溅射的方法在Ti6Al4V基板上沉积(TiN/Ti)n多层膜,交替沉积Ti层和TiN层,以通入/关闭氮气实现对TiN含量的控制.共溅射10层,每层TiN膜和Ti膜的厚度之和即调制周期不变,二者之间的厚度比即调制比分别为1∶9、1∶5、1∶3和1∶2.利用XRD、SEM分别研究了薄膜的微观结构和表面形貌,利用显微硬度仪和划痕仪测量了薄膜的硬度和膜基结合力.研究结果表明:随着调制比的增大,TiN(200)逐渐消失,出现Ti2N等新相;硬度、结合力有明显增大的趋势,与单层膜相比,多层膜的硬度和结合力最多分别增加250 HV和22 N.