Fe-23Mn-xAl-0.7C低密度钢中非金属夹杂物形成机理

 为了研究Fe-23Mn-xAl-0.7C(x=0.87～6.76)低密度钢中非金属夹杂物形貌特征及形成机理,通过SEM-EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并借助INCA Feature夹杂物自动分析软件分析了钢中夹杂物尺寸分布、数量密度和面积分数等参数。研究发现,低密度钢中夹杂物尺寸以1～5 μm为主。w([Al])为0.87%时,钢中主要夹杂物为MnS、MnO、Al₂O₃和Al₂O₃-MnS,夹杂物数量较少,但尺寸大于7 μm的夹杂物所占比例较大,平均尺寸为3.45 μm;w([Al])为3.28%时,主要夹杂物为AlN、Al₂O₃、MnS以及AlN-MnS、AlN-Al₂O₃-MnS复合夹杂物,外包裹MnS尺寸较小,小尺寸夹杂物居多,平均尺寸为2.63 μm;w([Al])为6.76%时,钢中夹杂物以AlN或AlN-MnS为主,且AlN夹杂呈聚集状,夹杂物平均尺寸为2.93 μm。此外,通过FactSage 7.3热力学计算讨论了Fe-23Mn-xAl-0.7C低密度钢中夹杂物析出时机及演变过程,为试验结果提供理论解释。     

含铈IF钢中铈夹杂物的热力学分析及实验研究

研究了含铈IF钢中铈夹杂物生成的热力学规律,以及铈对钢液中Al_2O_3夹杂物的变质机理,并采用扫描电子显微镜及能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的主要夹杂物,结果表明,铈在氧、硫含量均小于0.0006%的超低氧、硫IF钢中仍能够同时脱氧、脱硫、脱磷,具有净化钢液作用;含铈IF钢中的稀土夹杂物主要为Ce_2O_3、Ce_2O_2S、CeAlO_3夹杂物,各稀土夹杂物呈球状或椭球状,且尺寸均小于2μm,钢中未发现稀土硫化物夹杂;含铈IF钢中的Al_2O_3夹杂物被铈变质为尺寸较小的CeAlO_3夹杂物。     

Fe-Mn-Al-C低密度钢中的脱氧合金化夹杂物

为了研究Fe-Mn-Al-C低密度钢脱氧合金化夹杂物的生成及机理,采用Si、Mn、Al进行脱氧合金化,通过场发射扫描电子显微镜结合夹杂物自动分析系统对Fe-Mn-Al-C低密度钢样品中的夹杂物进行观察。结果显示,Fe-Mn-Al-C低密度钢中夹杂物主要分为6类,即单颗粒Al₂O₃夹杂物、单颗粒MnS夹杂物、单颗粒AlN夹杂物、Al₂O₃-MnS复合夹杂物、AlN-MnS复合夹杂物、Al₂O₃-AlN-MnS复合夹杂物。单颗粒的Al₂O₃、MnS、AlN夹杂物的数量相对较多,夹杂物尺寸以小于5μm为主。热力学计算发现Al₂O₃在脱氧合金化时生成,AlN在固相分数为0.844时开始析出,而MnS在完全凝固后的固相钢中开始析出。不同夹杂物间的二维晶格错配度计算结果显示,MnS(110)/Al₂O₃(001)、AlN(001)/Al<...     

铈对新型超级双相不锈钢2707HD夹杂物变性的影响

为了提高钢的洁净度,实现夹杂物无害化控制,研究了稀土铈对新型超级双相不锈钢2707HD中夹杂物变性行为的影响。通过热力学计算,初步判定了加入铈后钢液中可能生成夹杂物的类型。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和Image-Pro6.0软件对钢中夹杂物的尺寸、形貌和类型进行表征和分析。结果表明,当铈的质量分数为0.03%时,钢中尺寸小于1和1~2μm夹杂物的比例均增加,而大于2μm夹杂物的比例下降;当铈的质量分数为0.06%时,小于2μm夹杂物的比例下降,并且有大于5μm的夹杂物生成。铈使不规则的Al_2O_3夹杂物变性为规则的Ce_2O_3和Ce_2O_2S稀土夹杂物,并伴有Ce_2O_3-Ce_2O_2S和CeAlO_3-Ce_2O_2S复合夹杂物的生成,有效减少了钢中不规则夹杂物的数量。     

Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响

 为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。     

Ce对2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢夹杂物变质的影响

研究了添加单一稀土元素Ce后2.9%Si-0.8%Al无取向硅钢中夹杂物的变质机理。依据冶金热力学理论计算了Ce添加后,钢液中可能生成的夹杂物种类,分析了各种夹杂物存在的稳定性和相互转化的条件。在此基础上,利用SEM、EDS研究了Ce对无取向硅钢中夹杂物数量、尺寸、形貌及类型的影响。结果表明:适量的Ce显著降低了无取向硅钢中微细夹夹杂物(小于1μm)的数量,增加了粗大夹杂物(2~5μm)数量;Ce使AlN、Al_2O_3等夹杂物变性为球状的CeO_2S_2+AlN、CeS+CeAlO_3和CeS+Al_2O_3等复合夹杂物,有效抑制了钢中MnS的析出。     

夹杂物对无取向硅钢磁性能的影响

综述了钢中夹杂物的尺寸、种类、数量和形态对无取向硅钢磁性能的影响。无取向硅钢中的夹杂物,以尺寸较小的MnS、AlN、Cu_x S等为主。对磁性能影响较大的夹杂物尺寸为0.1～1.0μm,随钢中夹杂物数量增加,对硅钢磁性能劣化的影响增大。采用钙、稀土处理,可以去除无取向硅钢中绝大部分的微细夹杂物,并形成尺寸较大的稀土、钙氧硫化物。工业化生产过程中,应优先改善夹杂物的尺寸,尽量避免生成0.1～1.0μm尺寸范围内的夹杂物。同时,根据冶金设备、精炼方法、连铸工艺,选择夹杂物控制高纯化,还是无害化生产路线。     

钢中大尺寸稀土夹杂物的金相和透射电镜观察分析

以添加稀土等微合金化元素的5CrNiMo钢为例,通过金相显微镜和透射电镜等手段探讨了大尺寸稀土夹杂物的形成机理.研究表明,钢中大尺寸稀土夹杂物是以两个或多个夹杂物独立形核,长成0.3μm～0.5μm的夹杂物,由于稀土夹杂物的高吸附性,最终可相互吸引合并成为1μm～5μm的大尺寸稀土夹杂物.所形成的稀土夹杂物尽管尺寸具有数量级的差别,但形态呈球状或者近球状及椭圆状,没有尖角,进一步说明稀土元素起到了对夹杂物的变质作用.     

水溶液电解法研究铈对含钛夹杂物的影响

通过水溶液电解法将钛微合金钢中的含钛夹杂物完整地电解提取出来,并采用物理磁选的方法实现夹杂物的无损分离。含钛夹杂物经过超声分散、滴撒夹杂物悬浊液的方式进行制样,并结合扫描电镜研究其形貌。研究发现:随稀土加入量的增加,含钛夹杂物形貌发生不同程度的改变。不添加稀土铈时,钢中含钛夹杂物为典型的长方体形貌。加入0.003 8%稀土铈时,长方体含钛夹杂物转变为正方体含钛夹杂物。稀土加入量为0.005 4%、0.007 2%、0.009 8%时,形成TiC-CeAlO_3、Ti(C,N)-CeAlO_3,含钛夹杂物逐步向椭球形、球形转变,从棱角分明的形状转变为具有光滑曲面的夹杂物并且含钛夹杂物的尺寸减小。随着稀土加入量的增加,钢中含钛夹杂物的析出数量增加,直径小于1μm的含钛夹杂物析出比例增加、含钛夹杂物的平均尺寸逐渐减小。     

稀土铈对夹杂物特征的影响

通过试验冶炼稀土钢,采用扫描电镜与能谱仪,结合热力学计算分析稀土钢中夹杂物的成分以及形貌、尺寸分布等特征,研究稀土钢中夹杂物成分演变机理和稀土添加量对夹杂物特征的影响规律,从而实现稀土钢中夹杂物的精确控制。研究结果表明:在1 873 K时,稀土钢中CeAlO_3和Ce_2O_2S夹杂物最为稳定。稀土钢中铈质量分数为0.015%时,冶炼过程中CeAlO_3+Ce_xS_y夹杂物逐渐转变为Ce_2O_3,且夹杂物中Al_2O_3质量分数和Ce_xS_y质量分数降低。稀土钢中铈质量分数为0.028%时,夹杂物主要为Ce_2O_2S。冶炼初期稀土氧化物较多,随着钢液中溶解氧质量分数的降低,过剩的稀土Ce与硫结合,使得稀土硫化物逐渐增多。增加钢液中的铈含量,CeAlO_3夹杂物减少,Ce_2O_2S增多。将铈含量从0.015%增加到0.028%时,夹杂物平均尺寸由2.83μm降低为2.66μm。     

钇基稀土处理对E36铸坯夹杂物的影响

为了控制钢液中夹杂物的形态,确定稀土Y和Ce与O、S反应的先后顺序及稀土夹杂物的形成规律,对E36船板钢稀土变性夹杂进行了热力学计算和试验研究,运用扫描电镜及能谱仪观察分析了E36铸坯中典型夹杂物。实践结果表明:Ce与Y相比要优先与O、S反应;稀土夹杂物形成的顺序为Re2O3、Re2O2S、Re2S3;生成的稀土复合夹杂物尺寸以15、50μm为主,相比未加稀土的夹杂物减少了20~55μm,并且呈规则球状。稀土氧化物多位于铸坯上1/4,稀土硫氧化物多位于铸坯的1/2处;稀土能改善夹杂物的形态、尺寸,对改善钢的性能非常有利。     

含铈304不锈钢夹杂物改性及耐腐蚀性能优化

 通过在304不锈钢中加入不同含量的铈,研究了铈处理前后钢中夹杂物的变化,并借助于腐蚀失重试验及电化学试验,分析了不同含量的铈处理后钢中夹杂物性质变化对304不锈钢耐腐蚀性能的影响。研究结果表明,未加铈的不锈钢中主要为MnS夹杂及复合氧化物夹杂,夹杂物的平均尺寸为8.6 μm,而钢的自腐蚀电位仅为-348.52 mV。加入稀土铈后,夹杂物逐渐改性成球状或椭球状的含铈夹杂物,平均尺寸有所降低,而不锈钢耐腐蚀性则有所提高。当铈质量分数达到0.012%时,钢中MnS夹杂全部改性成球状含铈夹杂,不锈钢自腐蚀电位高达-311.25 mV,耐腐蚀性能最好。继续增加稀土铈含量,钢中夹杂物的形状变得不规则,尺寸也有所增加,导致不锈钢耐腐蚀性能降低。     

稀土对Gr65钢夹杂物和性能的影响

文章通过工业实验研究了向A572.Gr65钢中加入稀土后对其夹杂物、组织和性能的影响。结果表明,加入稀土之前,钢中夹杂物主要是Al_2O_3和Al_2O_3-Ca O,尺寸约为5μm左右,加入稀土之后,夹杂物变成不足2μm的球状RE_2O_2S夹杂物。并且通过热力学、动力学计算表明,添加稀土之后,钢中最容易生成的夹杂物是RE_2O_2S,而RE~(3+)和Al~(3+)在RE_2O_2S·Al_2O_3中间层中的扩散速率为稀土变质夹杂物的限制性环节。加入稀土后,热轧板微观组织有所细化;冲击和拉伸性能随稀土含量的增加而提高。     

压缩载荷下夹杂物对低密度钢应力场的影响

非金属夹杂物在加工过程中往往容易引起裂纹的萌生和扩展,为了明确典型非金属夹杂物对低密度钢性能的影响,采用Abaqus有限元软件分析了低密度钢中典型Al₂O₃、MnS、AlN、TiN单一夹杂和Al₂O₃-AlN、AlN-MnS复合夹杂及附近钢基体的应力场,研究了非金属夹杂物类型、尺寸、方向、分布等因素对低密度钢应力场的影响。结果表明,非金属夹杂物的变形能力、形状和尺寸显著影响低密度钢中应力场分布,夹杂物及其附近钢基体的最大应力值由大到小依次为TiN、AlN、Al₂O₃和MnS。夹杂物尺寸越大,应力场范围和最大应力值也越大。夹杂物长轴与载荷的夹角会造成裂纹萌生位置和传播方向发生变化,TiN和AlN夹杂物尖角位于载荷方向时可缓解夹杂物引起的应力集中。此外,团聚状的夹杂物易引起应力集中,夹杂物间距越小,引起的应力富集越大。对于复合夹杂物而言,Al₂O₃-AlN内部的Al₂O₃夹...     

脱氧方式对高铝钢中非金属夹杂物的影响

摘要：为了研究不同脱氧方式对高铝钢中非金属夹杂物的影响,采用高温试验和热力学计算相结合的方法,对比分析了先SiMn后Al和先Al后SiMn两种脱氧方式下高铝钢中夹杂物形貌、类型、数量和尺寸特征。结果显示：先加入SiMn后,生成大量液态球形的Mn-Si-Al-O系复合夹杂物,再加入Al后夹杂物演变为Al2O3,且夹杂物数量明显减少;采用先Al后SiMn脱氧方式时,高铝钢中夹杂物始终以Al2O3为主,夹杂物最终数量相对较低。2种脱氧方式钢中夹杂物平均等效圆直径和尺寸分布相差不大。此外,采用先SiMn后Al进行脱氧时,发现尺寸较小的AlN颗粒附着在Al2O3夹杂物表面形成Al2O3-AlN复合夹杂物。而采用先Al后SiMn脱氧方式时,高铝钢中发现单一AlN夹杂物和Al2O3-AlN复合夹杂物,AlN夹杂物的形成与钢水中的氧势和合金原料有关。     

Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响

为了更好地研究Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响,通过SEM、EDS和夹杂物自动分析系统观察和统计了稀土夹杂物的类型、形貌、数量及尺寸,并利用Factsage 8.0热力学软件计算了稀土夹杂物的析出过程和析出规律。结果表明,不同Ce含量下H13钢中稀土夹杂物的形貌与类型相同,主要为Ce-O、Ce-O-S和Ce-S三大类,尺寸以小于5μm为主,形貌以球形和类球形为主;Ce含量会显著影响稀土夹杂物的尺寸与数量,当Ce质量分数为0.031%时,稀土夹杂物的平均尺寸和数量密度分别降至2.32μm和48.4 mm~(-2),Ce含量过高反而会增加稀土夹杂物的平均尺寸和密度;不同Ce含量下,稀土夹杂物的析出规律相同,Ce-O和Ce-O-S主要在钢液中生成,Ce-S主要在凝固过程中析出,且Ce-O更多地位于晶界处;热力学计算结果表明,稀土夹杂物生成类型和数量受O含量影响。     

X70管线钢RH真空脱气过程夹杂物的去除行为

 利用ASPEX全自动扫描电镜对X70管线钢RH真空处理过程的夹杂物形貌、成分、数量和尺寸进行了系统研究。结果表明,RH过程中夹杂物主要为液态球状含少量MgO的CaO-Al2O3系夹杂物。夹杂物随RH真空处理时间的增加而减少,RH处理28min后,钢液中夹杂物去除率达70%。除延长RH真空处理时间外,减少RH进站夹杂物可大幅降低RH终点夹杂物数量。总体夹杂物和1~5μm夹杂物数量随RH真空处理时间单调递减;对于大于5μm的夹杂物,其数量先增大后减少,而且随着夹杂物尺寸的增加,数量达到最大值所需真空处理时间增加。RH真空处理后,夹杂物平均尺寸有所增加,由2.2~2.5μm增加到3.0~3.9μm。     

铈对IF钢全流程夹杂物的转变机理研究

通过工业试验,在IF钢冶炼过程RH阶段中添加铈铁合金,以改善汽车板钢的综合性能。对试验结果进行工业取样,通过SEM-EDS电镜、ASPEX夹杂物自动扫面、XRD以及热力学计算对冶炼全流程稀土型夹杂物类型、尺寸以及显微组织进行系统分析。结果表明从RH到铸坯再到轧材,稀土Ce会对Al2O3以及MnS等夹杂物进行变性,优先生成Ce2O3、Ce2O2S、CeO2等稀土型夹杂物,稀土类夹杂物从Al-O-Ce类逐渐转变为Al-O-Ce、Ce-O-S、Al-O-Ce-S类夹杂物,形状趋于球形和椭球形,尺寸在5μm以下。     

含钇E36船板钢夹杂物改性

为了研究钇对E36船板钢中夹杂物成分和形貌的影响,对钇处理后E36船板钢中典型夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对钇处理前后E36船板钢中夹杂物进行检测分析,观察典型夹杂物形态和尺寸。结果表明,未添加稀土钇的E36船板钢主要为长条状MnS夹杂物;添加稀土钇后,钢中夹杂物主要为球状或类球状的含钇复合夹杂物。当钢中钇质量分数为0.007 8%时,夹杂物主要为球状或类球状的Y₂O₂S夹杂物和Y₂O₃夹杂物;当钢中钇质量分数增加至0.037 7%时,夹杂物改性为球状或类球状Y₂O₂S夹杂物、YS夹杂物和Y₂O₃夹杂物。     

102Cr17Mo轴承钢铸坯夹杂物及碳化物解析

102Cr17Mo钢属于高碳高铬马氏体不锈钢,钢中夹杂物及碳化物的形貌及分布对其性能有重要影响。依托于某厂La-Ce复合稀土改质的102Cr17Mo模铸坯,用光学显微镜、扫描电镜、夹杂物三维腐刻、Thermo-calc软件对其进行解析。结果表明,在102Cr17Mo铸坯中,夹杂物的等效直径集中分布在1～3μm,夹杂物数量密度集中分布在47～54个/mm²,夹杂物面积占比分布在0.025 3%～0.028 4%;夹杂物的整体尺寸较小,分布弥散化,不同部位的夹杂物数量密度、面积比例差距较小;夹杂物主要成分为氧、铝、铈、镧和其他等少量元素,夹杂物类型包括稀土氧化物Ce-La-Al-O、稀土氧硫化物Ce-La-Al-O-S,未发现单独存在的Al₂O₃夹杂和MnS夹杂。铸坯中碳化物形貌主要分为3类,即大颗粒状碳化物、聚集状碳化物、网状碳化物。大颗粒状碳化物尺寸约为20μm,所含主要元素为铁、铬、碳和钼,聚集状碳化物尺寸约达100μm,所含主要元素为铁、铬、钼和碳,网状碳化物尺寸约为80μm,所含主要元素为铁、铬、钼和碳。从边部到心...