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。     

碲处理对20CrMnTi齿轮钢中MnS夹杂物改性效果

 为了研究碲处理对钢中MnS夹杂物形貌的影响,利用SEM-EDS扫描电镜,研究了20CrMnTi钢中添加高纯碲粉后MnS夹杂物的改性效果。试验结果表明,碲处理使钢中夹杂物的平均长宽比由3.17降至1.83,球化效果较为明显;当碲硫比控制在0.33时,不同硫含量的钢中夹杂物形貌有明显差异,硫质量分数为0.21%的钢中,形成了MnS镶嵌在碲化物中的大型夹杂,而在硫质量分数为0.11%的钢中,形成了碲化物包裹MnS的复合夹杂;当碲硫比为3.21时,发现钢中出现了单独存在的高碲相,MnS外层的碲化物层也较厚,改性率仅为8.75%,这表明高碲硫比并不能提高硫化物改性的数量。     

镁系易切削钢中夹杂物分析

为了探究Mg处理对易切削钢中夹杂物的影响,以1144高硫易切削钢为试验钢种,采用金相和能谱仪等手段研究了 Mg处理对1144易切削钢中夹杂物的形态、尺寸分布和夹杂物成分的影响.结果表明:在易切削钢铸坯中,Mg处理使得易切削钢铸坯硫化物夹杂由Ⅱ类向Ⅲ类、Ⅰ类转变,分布更为均匀,同时使得复合硫化锰夹杂物比例提升.在轧材中,...     

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。     

含硫易切削钢夹杂物控制试验研究

通过高温试验研究了钙处理和镁处理对含硫易切削钢中夹杂物的控制效果。钙处理后钢中夹杂物为CaAl-O+(Ca,Mn)S复合夹杂物、(Ca,Mn)S以及Mn S夹杂物;镁处理后钢中夹杂物为Mg Al2O4+(Mg,Mn)S、Al2O3+Mn S复合夹杂物、(Mg,Mn)S以及Mn S夹杂物。钙处理和镁处理后钢中的复合夹杂物所占比例分别为0.67%和3.57%。镁处理后钢中Ⅱ类Mn S夹杂物明显减少,91.7%的夹杂物尺寸小于3μm,纺锤率达到72.5%,其对夹杂物的控制效果优于钙处理。     

碲处理对15-5PH钢中硫化物夹杂改性的作用

155PH沉淀硬化不锈钢具有优良的机械加工性能,而钢中夹杂物可以对其性能造成显著影响.在加工时,长条状的硫化物夹杂往往会导致含硫钢的横向性能下降,呈现出明显的各向异性,进而导致材料因断裂而失效.为了研究碲处理对钢中硫化物形貌的影响,利用高温试验、扫描电镜-能谱仪(SEM-EDS)及统计方法,研究了碲处理对15-5PH钢...     

中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制

在实验室进行了1kg坩埚实验,研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组成.结果表明:钢钙处理后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物,夹杂物的平均纺锤形率为68.11%,并且随钢中[Ca]/[S]增加夹杂物纺锤形化趋势增加;钙处理后小于2.5μm的夹杂物占夹杂物总量的76.05%,夹杂物细小、弥散分布于钢基体中;夹杂物类型以钙铝酸盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(Mn,Ca)S形式的硫化物为主,有少量的铝酸钙与CaS的复合夹杂物;含钙硫的45钢铸态钢锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善.     

易切削钢中夹杂物及锡的形态

研制了一种新型含锡易切削钢.在锡含量小于0.05%(质量分数)时,钢材具有良好的易切削性能,其力学性能也达到了国家标准.在扫描电镜下观察了钢中夹杂物和断口的形貌,利用能谱分析了夹杂物的成分.结果表明,钢中的复合夹杂物主要由氧化物和MnS组成.多数呈球形或纺锤形,在断口及夹杂物的表面上锡明显偏析.     

易切削钢中稀土夹杂物类型的预测

论述了易切削钢中稀土夹杂物相的形成条件及其预测方法，并总结了稀土夹杂物对钢性能的影响，。初步建立了钢液成分、夹杂物类型与钢性能的关系。     

新型贝氏体易切削塑料模具钢中夹杂物的研究

本文研究了新型贝氏体易切削塑料模具钢中几种夹杂物的形态和成分，对含核心的硫化物的能谱分析证实核心为ＣａＯ．２Ａｌ２Ｏ３和ＣａＯ．６Ａｌ２Ｏ３，并对钙在硫化物的变形过程中的作用进行了初步探讨，同时发现了与硫化物复合在一起的氮化钛和氧化铝。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

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。     

硫系、碲系、铅系易切削钢组织及硫化物对比分析

易切削钢中的夹杂物和组织是影响其切削性能的重要因素,为开发环保型无铅易切削钢,并探究其与含铅易切削钢中组织及硫化物的差异,采用光学显微镜和电子显微镜对1215MS(硫系)、1215Te(碲系)及12L14(铅系)易切削钢中基体组织和硫化物夹杂进行了对比观察与统计分析,结合非水溶液电解法分析了Pb、Te两种元素对钢中夹杂物形貌的影响。结果表明:3种易切削钢基体中组织均为铁素体、珠光体;碲能降低MnS夹杂物长宽比,其长宽比在1～3之间的比例为57%,高于硫系易切削钢1215MS的40%以及铅系易切削钢12L14的33%;碲在易切削钢中生成MnTe,使轧制后的MnS的形貌趋于球状、椭球状、纺锤状,改质作用显著,而铅在易切削钢中以铅单质存在,对硫化物的改质效果有限。     

硫化锰夹杂物在YF45MnV钢中行为的原位观察

采用共焦激光扫描显微镜首次原位观察YF45MnV钢中MnS夹杂在连续升温过程中的变化.结果表明:在匀速加热过程中,细长条状MnS首先转变为近球状硫化物组成的串状夹杂物,然后近球状硫化物发生扩散长大,数量减少;温度增加到一定程度后,MnS夹杂发生固溶现象,其面积反而减小.     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

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。     

MnS在固态低硫钢中析出的实验室研究

采用高温激光共聚焦显微镜对低硫钢试样抛光表面的MnS夹杂物析出进行了观察,利用高温激光共聚焦观察结果进行了控温轧制M nS析出试验,用SEM-EDS和ASPEX分析了析出物的成分.结果表明,MnS在表面的首次析出发生在1067℃并伴随有表面变形,在859.7℃当界面能随表面变形释放后停止,MnS的第二次析出发生在790...