稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征(夹杂物种类、尺寸分布和体积分数)对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物(包含稀土氧硫化物)与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10^-4时其体积分数达到53%.     

冷却速度对Ti脱氧钢中针状铁素体形成的影响

观察了不同冷速下获得的Ti脱氧钢的显微组织,并用能谱仪分析了夹杂物的化学成分.结果表明,在500～800 ℃,以8～15 ℃/s的速度冷却,钢中会有针状铁素体析出.氧化物冶金钢中的Ti-Al复合夹杂物诱导针状铁素体形核并促进感生形核,针状铁素体互相交织,从而产生细化组织的效果.     

钛脱氧钢中针状铁素体的形成

通过实验研究了钢中加钛脱氧后针状铁素体的形成及夹杂物的变化。对实验钢的化学成分、组织变化、析出相成分、钢中氧含量及夹杂物尺寸进行了分析。实验证明,在钢中加钛处理后,钢中产生了大量的以钛氧化物或钛铝等复合氧化物为核心的针状铁素体,钢的组织明显细化,随着钛加入后孕育时间的延长,钢中夹杂物的尺寸变小,孕育时间存在最佳值。     

钢中铝对钛氧化物及针状铁素体形成的影响

通过热力学计算及实验,研究了Al含量对含Ti钢中的夹杂物和凝固组织的影响.研究发现:ω(Al)＞0.003%时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物,该类夹杂物不能促进针状铁素体的形成,组织由平行排列的侧板条铁素体组成.ω(AI)＜0.003%时,钢中形成大量的Ti、Al、Ca、Si、Mn复合氧化物夹杂,其颗粒小于3μm.复合Ti的氧化物具有促进针状铁素体形核的能力,组织由大量的针状铁素体组成.     

Ce/Ce-Zr夹杂物诱导高强船板钢中针状铁素体形核行为的研究

研究了FH40高强船板钢经稀土合金化处理后夹杂物诱发铁素体的变化行为,利用扫描电子显微镜（SEM）和能量衍射谱（EDS）等手段观察分析了钢中稀土夹杂物的形貌特征以及诱发形成IAF的行为机制。研究结果表明：经Ce或Ce-Zr复合处理后,稀土复合夹杂物形状得到球化,且均能诱发针状铁素体形成;单独Ce处理形成的Al-Ce-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为可用贫Mn区机制和惰性基底机理解释,而Ce-Zr复合处理形成的CeZr-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为只能用贫锰区机制解释。     

低合金高强度钢焊缝金属夹杂物与针状铁素体形核的研究

针对５００～６００ＭＰａ级低合金高强度钢的韧性问题，研究了针对状铁素体的形成的机理，并对夹杂物的类型，成分对针状铁素体形成的影响进行了分析，探讨，指出Ｔｉ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｓｉ等的复合氧化物夹杂可有效地促进针状铁素体形核，而ＭｎＯ．ＳｉＯ２夹杂和ＭｎＳ夹杂不能促进针状铁素体形核。     

低合金高强钢中针状铁素体控制的综述

在低合金高强钢中,形成大量的针状铁素体是满足高强度和高韧性的主要方法。影响针状铁素体体积分数的几个关键因素在不同的文献均有体现,也有综述文献总结了针状铁素体形核机制和有利于形核的夹杂物特征,但是并没有系统地总结各因素变化带来的影响。本文总结了奥氏体晶粒尺寸、冷却速率、夹杂物成分、夹杂物尺寸的变化对针状铁素体体积分数的影响。得出结论如下：奥氏体晶粒尺寸为100～200μm、冷却速率为5～10℃/s、夹杂物尺寸为1～2μm和（Ti、Mg、Zr）O_x夹杂物均有利于促进针状铁素体形核。     

Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜、透射电镜对Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为进行了研究。结果表明：在Ti-Al复合脱氧钢熔炼试验中,通过采取钢熔化后先加碳、硅、锰、铌进行预脱氧,再加铝进行脱氧,最后再加钛进行终脱氧的脱氧合金化处理方式,钢中产生的夹杂物主要为Ti-Al复合夹杂物或Ti-Al-Mn等复合夹杂物,夹杂物尺寸为1-3μm,分布比较均匀。这些分布较均匀的细小夹杂物引起了周围钢组织的高密度位错,诱导了大量晶内针状铁素体的形成,细化了钢的组织,提高了性能。     

Ti处理工艺对钢中夹杂物的影响

采用模拟计算和试验相结合的方式研究了加Ti处理对钢中夹杂物的影响,探明了含Ti氧化物夹杂物的形成条件及演变过程。研究结果表明：在1 600℃温度下,当钢中[O]含量大于22×10^-6时,才会生成含Ti氧化物夹杂物。同时,由于钢中[Als]的存在会抑制含Ti氧化物夹杂的生成,要求在冶炼过程中尽可能避免采用金属Al进行脱氧处理;当Ti处理前钢中[O]含量在80×10^-6以内时,随着[O]含量的增加,夹杂物尺寸未见明显变化;在Ti处理结束后加入Ca粒可对夹杂物进行改性处理,促使MnS在夹杂物上形核,从而有利于促进晶内针状铁素体的形成。     

冷却速率对Ti-Zr处理钢针状铁素体转变的影响

 大线能量焊接技术在低合金钢中的广泛使用降低了低合金钢的低温韧性,向低合金钢中添加适量的钛、锆元素可以促进针状铁素体形核,细化晶粒组织从而提高低合金钢的低温韧性。为了研究Ti-Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了0.04%钛元素和0.014%锆元素;利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了冷却速率对针状铁素体转变行为的变化;使用扫描电镜观察了Ti-Zr处理钢中的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同冷速下的微观组织变化差异。试验发现,随着冷却速率从1增加至10 ℃/s,侧板铁素体的开始转变温度从770.2降低至632.4 ℃,针状铁素体的开始转变温度从731.5降低至612.6 ℃,针状铁素体的面积分数从47.91%增加至68.04%,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数比值从1.34增加至3.54,针状铁素体与侧板铁素体的开始转变温度与结束转变温度差的比值从0.52增加至0.83,针状铁素体与侧板铁素体的面积分数之比与其转变温度区间之比存在正比例关系;不同冷却速率下,Ti-Zr处理钢中的主要夹杂物为ZrO₂-TiN-MnS,并且ZrO₂-TiN-MnS夹杂物可以有效促进针状铁素体形核;一方面是因为生成的贫锰区增加了铁素体转变驱动功;另一方面是因为ZrO₂-TiN-MnS夹杂物与铁素体有良好的晶格匹配关系降低了针状铁素体在夹杂物表面形核的界面能。     

针状铁素体对含铌HRB400钢筋屈服行为的影响

对比研究成分为20MnSiV和16MnVNb的HRB400钢筋的屈服行为,在同一轧制工艺条件下,与含钒钢筋相比,含铌钢筋应力-应变曲线没有明显的屈服平台。对试验钢的化学成分、显微硬度进行测试分析,利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜对试验钢的微观组织进行观察。结果表明,20MnSiV试验钢组织主要为铁素体＋珠光体组织,16MnVNb的组织为等轴状铁素体＋珠光体＋针状铁素体,其中针状铁素体周围珠光体退化明显。针状铁素体的显微硬度介于珠光体与铁素体之间,其内部存在高密度位错。针状铁素体组织的大量存在是导致含铌HRB400钢筋无屈服平台的原因。     

Al-Ti-Mg复合脱氧对钢中夹杂物及组织的影响

通过采用Fe-50%Ti、Ni-16.7%Mg和Fe-70.74%Si等合金对工业纯铁脱氧,研究了Al-Ti-Mg复合脱氧低碳钢中夹杂物的类型和尺寸分布规律以及钢的铸态组织.实验结果表明:Ti处理比未加Ti处理试样夹杂物总量增加400mm^-2,而且夹杂物明显细化;Ti-Mg复合脱氧,钢中夹杂物的总量相对于Mg单独处理增加200 mm^-2;Ti处理后,奥氏体晶粒内出现大量针状铁素体.对比而言,Al-Ti-Mg复合处理钢中针状铁素体分布最为均匀,无块状铁素体出现.     

微合金钢中氧化物夹杂对焊接热影响区组织、性能的影响

研究了一种微合金钢中夹杂物与模拟焊接热影响区微观组织以及低温冲击韧性的关系.结果发现:实验钢夹杂物以类球状Ti₂O₃-Al₂O₃-MnS型复合夹杂为主,分布较为均匀且尺寸小于3μm;在相变冷却时间较短(T_8/5=40s)时,试样微观组织以针状铁素体和沿晶铁素体为主,板条贝氏体束较少,原奥氏体晶粒尺寸在50μm左右,低温冲击性能优良;随着相变冷却时间的延长(T_8/5=60,80s),原奥氏体晶粒尺寸也随之增大,相变温度的提高和相变区域的变宽使得位于原奥氏体晶界附近的夹杂物对晶界处多边形铁素体的诱导促进作用更加明显,沿晶铁素体长大剧烈,一定程度上消耗了晶内针状铁素体对组织的分割细化作用,使得低温冲击韧性有所降低.     

低合金高强钢针状铁素体组织特征和形成机理

针状铁素体是一种具有大角度晶界、高位错密度的板条状中温转变组织,该组织能有效细化晶粒并具有良好的强韧性匹配.因此,通常在低合金高强度钢焊缝和粗晶区中,利用细小的夹杂物来诱导针状铁素体形成,形成有效晶粒尺寸细小的针状铁素体联锁组织或者针状铁素体和贝氏体的复合组织,使其具有良好的韧性.然而,相关研究对针状铁素体组织的形成机理和控制原理的解释并不十分清楚,对于针状铁素体的定义和理解也存在差异.总结了针状铁素体的本质、相变、形核、形态、晶体学取向关系、长大行为、细化机理和力学性能等方面的特征,归纳了奥氏体晶粒尺寸、转变温度、冷却速度、夹杂物类型和尺寸等对针状铁素体形成的影响,提出了针状铁素体组织形态和转变机理方面几个仍需深入研究的问题和方向.     

TMCP工艺海洋平台用钢EQ51的开发

 通过研究轧制温度、冷却速度和终冷温度对显微组织和力学性能的影响,最终确定了EQ51的最佳控轧控冷工艺参数。试验结果表明,当冷却速度不小于5 ℃/s时,有利于抑制多边形铁素体相变,促进针状铁素体和粒状贝氏体相变;为了避免两相区轧制出现混晶现象,终轧温度控制为790 ℃;终冷温度为570 ℃时,所得显微组织为针状铁素体和粒状贝氏体;经工业轧制的TMCP工艺EQ51钢板强韧性良好;当焊接输入线能量为50 kJ/cm时,焊接接头性能优异;落锤性能的[tNDT]为－55 ℃,满足船级社规范的低温韧性要求。开发的钢板获得了ABS船级社认证证书,并成功应用于某船厂自升式平台CJ50项目。     

冷却速度对La脱氧钢中晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫描电子显微镜等分析技术观察了不同冷速下La脱氧钢的显微组织,并绘制了静态连续冷却转变图．实验结果发现,在4~10℃·s^-1的冷速范围内,钢中会有大量晶内铁素体形成,其中在8℃·s^-1冷却时可以获得大量细小且弥散分布的晶内针状铁素体．La脱氧钢中含La夹杂物与α-Fe相有较低错配度,其中La₂O₂S夹杂物与α—Fe相的品格错配度最小为0．2％,钢中含La夹杂物均可诱导晶内针状铁素体形核并可促进感生形核．进而细化组织．     

钛处理对EH36船板钢中夹杂物及组织特征影响

 为了研究结晶器喂钛线对EH36船板钢中夹杂物的影响,采用无水有机溶液电解分离提取钢中夹杂物,结合扫描电镜和能谱仪分析其三维形貌,尺寸和成分。试验结果表明,在结晶器喂钛线后,钢中硅铝酸钙夹杂物+外包裹MnS转变为硅铝酸钙钛+MnS夹杂物,三维表面从光滑转变为粗糙多孔的形貌。在焊接热模拟后的试样中,组织形貌从未加钛试样中的晶界铁素体和侧板条铁素体转变为钛处理试样中的针状铁素体,且夹杂物周围铁素体从块状转变为针状,韧性提高了70 J。通过热力学理论计算,分析船板钢中含钛氧化物夹杂物形成条件。计算结果表明,钛、铝与氧反应生成氧化物的过程存在竞争关系,当钢中钛质量分数为0.02%时,钢液中应严格控制铝质量分数不高于0.003 5%,才能保证钢液中大量生成含钛氧化物粒子。