稀土处理钢中晶内铁素体的形成及其对性能的影响

测定了稀土脱氧和铝稀土复合脱氧钢焊接热影响区(HAZ)的连续冷却转变曲线,分析了2种钢中的夹杂物种类及其HAZ的显微组织和常温冲击韧性。得到如下结论:稀土脱氧使钢中主要夹杂物从Mn S转变为RE2O2S+Mn S,而铝稀土复合脱氧钢中夹杂物主要是Ce Al O3+Ce2S3+Mn S。稀土脱氧钢HAZ中能获得晶内铁素体的冷速较宽,约为0.5~7.5℃/s。铝稀土复合脱氧钢HAZ获得晶内铁素体组织较稀土脱氧钢要困难一些,适合晶内铁素体形成的冷速变窄为1~3℃/s,HAZ中晶内铁素体的含量明显低于稀土处理钢,Al脱氧弱化了稀土处理对钢HAZ组织的改善作用。焊接热输入线能量为100 k J/cm时,稀土脱氧能够明显改善钢HAZ的室温冲击韧性。     

晶内铁素体的形核机理

系统地研究了MnS、CuS及其复合物附近的微区在晶内铁素体形核过程中的成分变化,未发现诱导晶内铁素体形核的MnS、CuS及其复合物附近的微区锰含量有明显的变化。夹杂物诱导晶内铁素体形核的机理是：夹杂物作为一种惰性介质具有较高的惰性界面能,它对诱导晶内铁素体形核起主要作用。夹杂物造成其附近有较高的应力-应变能,夹杂物与铁素体的错配度较小均促进晶内铁素体的形核、长大。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程.实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS＋硅铝酸盐夹杂转变为La₂O₂S＋LaAlO₃＋MnS＋硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体＋贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除,MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.      

钛-镁处理对低碳钢夹杂物和组织的影响

通过实验室对低碳钢进行钛-镁处理研究,利用BX51M金相显微镜观察钢的微观组织,以JSM-6510LV扫描电镜为平台,利用SEM-EDS研究钢中夹杂物的形貌、成分,探讨MnS的析出与贫锰区机制之间的内在关联性,澄清MnS在诱导形核现象中的作用。结果表明:经过钛-镁处理后,钢的晶粒得到明显细化; Ti-Mg-Al复合夹杂物能够通过诱导晶内铁素体形核细化晶粒; MnS的存在与晶内铁素体的形成之间没有直接联系。     

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．      

等温处理对高级别管线钢晶内铁索体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

等温处理对高级别管线钢晶内铁素体形成的影响

采用热模拟技术,研究700、650、600、550℃等温处理对管线钢晶内铁素体形成的影响以及600℃下钢的组织随等温时间的转变规律。测量不同等温温度处理后钢的维氏硬度,分析钢中诱导晶内铁素体析出的夹杂物的成分。结果表明,由700℃逐渐降低至550℃进行等温处理,钢的硬度先降低后升高,晶内铁素体的数量在650℃时最大;600℃时在原奥氏体晶粒内部,晶内针状铁素体与贝氏体存在竞争关系;由Mg、Al、Ti等元素构成的复合夹杂物可以诱导晶内铁素体形核。     

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

晶内铁素体及其组织控制技术研究概况

介绍了晶内铁素体的组织特点以及晶内铁素体组织对钢材力学性能的影响,得出晶内铁素体能显著提高钢的冲击韧性。详细阐述了晶内铁素体的形核机理,分析表明目前晶内铁素体形核机理仍不够完善,尚未形成统一的机制。同时介绍了钛氧化物、MnS、稀土氧化物等促进晶内铁素体形核的夹杂物,指出含Ti复合夹杂物是理想的晶内铁素体形核核心。最后分析了夹杂物尺寸、冷却速度对晶内铁素体形核的影响,并简述了一些晶内铁素体组织控制技术,结果表明Ti-B 处理、Ti-Mg处理效果优于单独的Ti处理。     

非调质中碳钢晶内铁素体形核影响因素的研究

研究了非调质中碳钢晶内铁素体形核的影响因素。运用金相显微镜和扫描电子显微镜等设备,从夹杂物的尺寸、分布和种类三方面探究其对晶内铁素体形核长大的作用,进一步为高质量洁净钢冶炼提供理论依据。试验结果表明,夹杂物成分为Al2O3、Ti N、VN等时最佳诱导等轴型铁素体的尺寸为2~4μm;等轴型铁素体包裹夹杂物的分布最有利于铁素体的生长;Mn S析出于Ti N表面非常有助于诱发晶内铁素体。     

Effects of rare earth addition on microstructure of C–Mn steel

Abstract

The microstructures were observed in C–Mn steel and statistical analysis of the inclusions produced when trace amounts of rare earth were added to the steel. The results show that the content of intragranular acicular ferrite decreased in the order of being treated with La+Ce/La/Ce in C–Mn steel after the treatment of different kinds of rare earths. The optimum mass ratio of La and Ce for La+Ce combined treatment is 3:1.The best incubation time after Le+Ce (3:1) treatment is 5?min. The size of inclusion nuclei favouring intragranular acicular ferrite nucleation concentrates in the range of 1–4?μm. The disregistries between rare earth inclusions and α-Fe are small, which plays an important role in rare earth inclusions inducing intragranular acicular ferrite nucleation.     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La₂O₂S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La₂O₂S+TiO_x+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.      

Nucleation Behavior Analysis of Intragranular Acicu-lar Ferrite in a Ti-killed C-Mn Steel

By using a Gleeble 3500Dthermo-mechanical simulator,the nucleation behavior of intragranular acicular ferrites(IAF)was studied in a Ti-killed C-Mn steel.During continuous cooling transformation,the allotriomorphic ferrite(AF)and ferrite side plate(FSP)microstructures grew more rapidly with the temperature decreasing from800to 650℃,and the IAF microstructure was dominant within austenite grain with further cooling to 600℃.The diffusion bonding experiment and the effect of C,Mn and Si concentrations on the Ae3temperature by thermodynamic calculation confirm that Ti2O3itself absorbs neighboring Mn atoms to form Mn-depleted zone(MDZ),which promotes the nucleation of IAF microstructure effectively.High temperature holding tests indicate that the nucleation potential of IAF microstructure was lowered in the Ti-killed C-Mn steel when it was treated at high temperature(1 250℃)for a longer time,which is attributed to the saturated absorption degree of Mn atoms by titanium oxide.     

低合金钢焊接粗晶区连续冷却铁素体相变规律

 利用焊接粗晶区连续冷却淬火方法,对比分析了钛处理钢和普通C Mn钢焊接粗晶区连续冷却不同阶段的相变组织,研究了铁素体相变规律。结果表明,C Mn钢焊接粗晶区主要为晶界铁素体+魏氏组织铁素体;钛处理钢焊接粗晶区主要为晶界铁素体+魏氏组织铁素体+晶内铁素体组织。在钛处理钢中,晶界铁素体、魏氏组织铁素体和晶内铁素体的相变开始温度相同,但各自长大的动力学条件不同。当晶内铁素体和魏氏组织铁素体竞争发生相变时,晶内铁素体在晶内弥散分布氧化物夹杂上的非均质形核抑制了魏氏组织铁素体向晶内的长大。     

Tailoring the Microstructure of Coarse-Grained HAZ in Steel for Large Heat Input Welding: Effect of Ti–Mg–Ce–V Inclusion/Precipitation Particles

In this study, a novel Ti–Mg–Ce–V-treated steel was designed for large heat input welding. The addition of Ce in Ti → Mg deoxidation process ensured sufficient Ti–Mg–Ce oxide inclusions in steel. The complex precipitation of V further improved the nucleation ability of ferrite. At simulated heat input of 500 kJ/cm, significant austenite pinning effect and intragranular ferrite nucleation were realized concurrently. A fine-grained microstructure with high impact toughness was obtained.

     

Ce对440C不锈轴承钢夹杂物演变的影响

为探究稀土Ce对440C不锈轴承钢中夹杂物的改性作用,利用实验室MoSi₂电阻炉对440C不锈轴承钢进行稀土Ce处理,采用OM、SEM等系统分析了Ce的添加对440C不锈轴承钢脱氧及夹杂物演变的影响。结果表明,随着Ce加入量的增加,其收得率逐渐升高。Ce的加入使钢中TO质量分数由0.002 5%降低至0.001 2%。未加入Ce的钢中夹杂物主要为Al₂O₃、MnS以及镁铝尖晶石;加入质量分数为0.011 5%的Ce后,夹杂物被改性为以Ce-Al-O为主的夹杂物;当Ce的添加量达到0.036 4%时,夹杂物被完全改性为Ce-O-S夹杂物。适量的Ce可以降低夹杂物尺寸及面积比例,但过量加入会使夹杂物尺寸变大。在本试验条件下,当Ce质量分数为0.011 5%时,钢中夹杂物细小弥散效果最明显。以上结论可为Ce在高碳铬不锈轴承钢中的应用提供参考。     

冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响

摘要：为了探究冷却速率对薄带连铸低碳钢微观组织的影响,采用相变仪设备对铸带重新加热并进行不同冷却速率冷却,采用光学显微镜、场发射电子探针和电子背散射衍射等手段对微观组织和针状铁素体形核所利用的夹杂物进行了分析。结果表明,铸带经1200℃保温3min后,原奥氏体晶粒尺寸约为150～650μm,可以满足晶内针状铁素体形核对原奥氏体晶粒尺寸的需要。在2～5℃/s的冷却速率范围内,试样中得到了大量的针状铁素体组织,冷却速率为2℃/s的试样中大角度晶界所占比例约为60%;当冷却速率大于20℃/s,针状铁素体的形成受到抑制。铸带中针状铁素体形核所利用的夹杂物是Ti-Al-Si-Mn-O+MnS复合夹杂物。