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%。     

氧含量对硫系易切削钢切削性能的影响

研究了氧含量对硫系易切削钢中硫化物夹杂及对切削性能的影响。结果表明：在一定范围内,钢中氧含量越高越有利于改善切削性能,其原因是氧含量高时,钢中会形成大量的纺锤形（Mn、Fe）（S、O）复合夹杂物。在切削过程中,这类硫化物能割断基体的连续性,在刀具表面形成一层保护膜,从而降低刀具的磨损。实验室切削试验表明：w（O）=0．014％时,硫系易切削钢的切削性能优于45钢,能够获得理想的切削性能。     

氧含量对硫系易切削钢Y1215中硫化物的影响

研究了T[O]0.0074%～0.0145%对Y1215易切削钢(/%:0.05～0.06C,0.008～0.010Si, 1.26～1.27Mn, 0.049～0.051P,0.37～0.39S)160 mm×160 mm铸坯中硫化物夹杂的分布、尺寸、形貌的影响和轧制Φ8.0 mm热轧盘条中硫化物的变形情况。结果表明：随着氧含量增加,铸坯中硫化物夹杂的尺寸和分布无明显区别,但复合夹杂物数量明显增多,复合型的夹杂物有以MnS为核心包裹或附着MnO-SiO₂和以MnO-SiO₂-Al₂O₃为核心附着MnS夹杂物。在轧制Φ8.0 mm的盘条中,T[O]为0.0074%时,盘条中硫化物变形明显,部分硫化物由于拉伸变形严重而碎断,硫化物的长宽比为23.2,T[O]为0.0145%时,盘条中硫化物沿轧制方向变形小,主要以纺锤形为主,硫化物的长宽比为3.4。为获得球形或纺锤形的硫化物,冶炼时Y1215钢中的T[O]可控制在0.0095%～0.0145%。     

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。     

易切削钢中硫化物形态的研究

以易切削钢20CrMnTiSH为研究对象,通过喂硫线增加钢中硫化物数量,再喂入SiCa线使长条形的硫化物变性为球形或纺锤形,在改善钢材切削性能的同时不降低钢材的机械性能。对LF、VD和轧材取样进行检验。检验结果表明:钙处理后夹杂物数量增多,94%以上的夹杂物粒径集中在0～4μm之间;夹杂物纺锤率平均值达到50.73%,在钢中呈细小弥散的分布;氧、Mn/S、Ca/S是影响硫化物形态的重要因素。     

低碳高硫易切削钢冶炼工艺分析

通过在电炉炉后和精炼炉采用硅锰合金或锰铁合金脱氧,将钢中自由氧含量控制在100×10-6以上,电炉炉后采用硫磺粉增硫,精炼炉采用硫铁矿或硫线补硫,将钢中硫含量控制在0.35%～0.41%、Mn/S≥3.0,山东石横特钢生产了1215HS低碳高硫易切削钢,钢中硫化物形态为球形或纺锤形,切削性能良好,完全满足下游用户使用要求。     

低碳含碲硫易切削钢的研究与实践

通过合理的化学成分、钢水全氧含量、w(Mn)/w(S)、w(Te)/w(S)及加热温度的设计与控制,成功开发出一种环保型含碲硫1214Te易切削钢,并进行了工艺实践。通过金相显微镜、扫描电镜、能谱仪对1214Te盘圆及1215MS盘圆硫化物夹杂进行观察分析发现,1214Te轧材中硫化物夹杂多数呈纺锤形或椭球形, 1215MS轧材中硫化物夹杂多数呈长条状。在相同切削条件下,1214Te轧材的断屑效果优于1215MS轧材,且切削加工后的1214Te轧材表面粗糙度降低。     

钙处理对含硫非调质钢中夹杂物演变行为的影响

进行了钙处理变性含硫非调质钢中夹杂物的工业试验,通过SEM+EDS定性研究钢中夹杂物类型随工序的变化,得到钙处理对夹杂物演变的影响。针对硫化物夹杂的形态控制,用牛津INCA能谱仪Feature工具的自动扫描夹杂物功能定量分析钙处理前后钢中硫化物夹杂的类型、数量和尺寸的变化。研究结果表明,钙处理能够增加钢中复合硫化物数量,尤其是含钙复合硫化物,从而有利于降低轧材中长条状硫化物的比例,形成较多的球状或纺锤状硫化物,改善钢材的各向异性。进一步分析钙处理改性硫化物的作用机理,在不影响钢材机械性能前提下,钙处理适当降低钢液洁净度有利于含硫非调质钢中硫化物的形态控制,工业生产中采用钙处理的方法来进行硫化物的形态控制是可行的。     

碲处理控制钢中硫化锰夹杂物综述

随着钢铁工业向高速化、精密化方向发展，通常在钢中加入硫元素以提高钢的可加工性。钢中硫化锰夹杂物的形貌及分布对钢材性能有重要影响，硫化锰夹杂物控制的目标是避免大尺寸硫化锰的产生，得到尽可能细小、均匀分布的纺锤状硫化锰。易切削钢通过添加适当的硫元素并控制硫化锰夹杂物的大小和形态，在保证强度和韧性的基础上，可以获得优良的可加工性。碲的加入可以调节钢中硫化物的尺寸和形貌，在凝固过程中硫化锰夹杂物被改性为碲化锰与硫化锰的复合夹杂物，这类夹杂物通常为球形或近球形，降低了大尺寸枝晶型硫化锰所占比例，改善钢的力学性能和切削性能。当钢中碲硫质量比高于0.2时，钢中硫化物的长径比会显著降低，钢的可加工性和切削性能会得到提高。总结和阐述了碲处理对钢中硫化锰夹杂物的改性机理以及碲对钢材切削性能的影响规律和机理，可为碲在钢铁工业应用中的进一步研究和开发提供参考。     

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。     

碲系易切削钢及其切削性评价

硫系易切削钢利用硫化物的脆断性来提升钢材的切削性能,硫化物的形态、大小、分布是决定易切削钢切削性能优劣的关键因素.上海大学与芜湖新兴铸管有限责任公司合作,通过在1215MS易切削钢基础上添加碲元素,来改善硫化物的形态及分布,提升产品的切削性能.结果表明:硫系易切削钢添加质量分数0.016％ 的碲后,易切削钢中硫化物三维...     

Te对46MnVS非调质钢中硫化物改质的工业实践

在Φ480 mm铸坯轧至Φ38 mm材的46MnVS钢中含0.0059％ Te(Te/S=0.098)钢MnS夹杂物平均等效直径和平均面积分别较未加Te(0Te)钢增大27％和72％,长宽比为1～3的球状或椭球状夹杂物数量增加了21％,硫化物评级由细系3.0级改质为细系2.0级;Te会固溶于MnS中形成(Mn,Te)S...     

低碳高硫易切削钢的切削性能研究

 对宣钢生产的X1215低碳高硫易切削钢进行了切削试验,运用扫描电镜研究了钢中的夹杂物形态。切削试验表明,该钢的易切削性能优于45钢,切削比Kr达到1.48。分析表明,该钢中全氧的质量分数为120×10-6 时,钢中大量存在的条形硫化锰及纺锤形硫化锰-氧化物的复合夹杂是钢材切削性能优良的主要原因。     

硫化物改质对20MnCr5齿轮钢夹杂物和切削性能的影响

 齿轮钢广泛应用于汽车、机械等传动系统,易切削化是提高齿轮加工效率、降低制造成本的主要途径之一。提高钢中硫元素含量是改善齿轮钢切削性能的有效方式,然而过多的硫元素在轧制时会形成条带状MnS,增大钢的各向异性,因此需要对硫化物进行改制处理。分别采用Ca处理和Mg处理两种方式对20MnCr5齿轮钢进行硫化物改质,通过对力学性能、组织形态、夹杂物分布以及切削性能等表征,对比分析不同改制方式对材料的影响。结果表明,Ca处理和Mg处理后试验钢的强度和塑性保持一致,而Mg处理试样的晶粒尺寸较小,因而韧性较高。Ca处理试验钢中MnS夹杂物数量较多,长条状夹杂物比例相对较高;而采用Mg处理可以有效降低钢中夹杂物的数量,夹杂物平均尺寸有所增大,同时小长径比夹杂物数量增多,但是复合氧化物型夹杂物的数量也有所增加。在240~280 m/min条件下进行了干切削试验,结果表明两种试验钢均出现前刀面磨损、后刀面磨损和边界磨损,其中Ca处理试样的刀具磨损较为严重,同时在较高切削速度下出现了积屑瘤和崩角现象,而Mg处理试样则具有更长的刀具使用寿命,对切削速度的敏感性也较低。分析可知,Mg处理后钢中存在较多的大尺寸球状硫化物夹杂物,提高了应力集中效应,更有利于改善切削性能,因而改制效果更好。