超纯铁素体不锈钢中Ti-Al夹杂物形貌特征

针对超纯铁素体不锈钢中存在的Ti-Al夹杂物进行研究,通过二维金相法和三维无水电解法来观察钢中的Ti-Al夹杂物,采用钨灯丝和场发射扫面电镜观察其形貌,并通过能谱仪分析其元素组成。结果表明,在进行Al脱氧之后的超纯铁素体不锈钢中会生成多种形态的氧化铝夹杂,这些脱氧产物会对之后的Ti合金化造成影响,生成局部钛含量过高的Ti-Al复合夹杂。通过经典热力学计算得出超纯铁素体不锈钢中TiN夹杂物的平衡曲线以及Ti-Al平衡曲线。计算表明,在试验温度和元素含量下,TiN的生成应该处于不利状态,但由于Ti、N元素的局部富集,会在脱氧产物的表面或者凝固过程中生成TiN。     

SWRH 92A帘线钢中异相形核TiN复合夹杂析出机制

摘要：高碳帘线钢中析出的非金属夹杂物如钛夹杂,对钢材疲劳强度影响巨大。系统分析过共析帘线钢中钛夹杂的析出行为对控制夹杂物形成及产品质量提升尤为重要。结合形核理论以及热力学耦合模型,对SWRH 92A帘线钢盘条存在的Al2O3 TiN复合夹杂物的形成机制进行了研究。结果表明：TiN夹杂在钢液凝固进程凝固分数约为0.866(温度为1457K)时开始析出;凝固前期Ti、N偏析比基本相当,然而当凝固接近结束时Ti的偏析比明显大于N,分别为6.059和2.367×10-6。TiN夹杂物形成过程中,其异相形核功小于均相形核功,异相形核半径大于均相形核半径,并且形核功与形核半径变化曲线在1457K时均达峰值。呈球形形态的Al2O3夹杂在TiN析出之前就已经析出,并且尺寸较小的Al2O3将被推动至凝固前沿被TiN捕获并以此为核心析出长大最终形成Al2O3 TiN复合夹杂。     

430铁素体不锈钢中Ti_2O_3+TiN复合核心形成的热力学研究

通过理论分析Ti2O3、TiN在430铁素体不锈钢中的形成规律,提出了凝固前沿形成Ti2O3+TiN复合核心所需的Ti、Al、O和N含量.根据该成分要求,在真空感应炉中进行实验得到铸锭,制备金相试样在扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)上观察析出物的特征.通过SEM发现,析出物细小弥散分布,尺寸约为2μm.从形貌上看,它由两层组成,氮化钛围绕氧化钛析出.通过析出物的TEM衍射花样进一步确认,析出物的中心层为Ti2O3,外层为TiN.合理控制钢液成分,即使在较低钛含量时也可以形成Ti2O3+TiN的复合核心.     

2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的形成机制

摘要：为了研究2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的特征及形成机制，从2205双相不锈钢连铸中间包和板坯上分别取试样，利用扫描电镜分析夹杂物的类型及形貌特征，并结合热力学计算探讨夹杂物的演变规律及其形成原因。结果表明，2205双相不锈钢中间包中存在大于10μm的夹杂物，中间包中夹杂物类型主要为CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物，板坯中夹杂物尺寸都小于10μm，板坯中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物外面包裹了一层TiN。错配度和热力学计算表明凝固过程中CaO Al2O3和CaO Al2O3 MgO球形夹杂物为TiN的析出提供了形核质点。     

J441超纯铁素体不锈钢表层破皮缺陷的分析

通过金相显微镜、扫描电镜、能谱等设备检测了J441超纯铁素体不锈钢卷板的表层破皮缺陷及其内部的各类夹杂物类型.研究表明,产生表层破皮缺陷的夹杂物类型为包含K、Na的Ca-Si-Al的复合氧化物,与连铸机保护渣组分基本一致;卷板中主要包括TiN颗粒、NbC包裹TiN复合夹杂物、NbC以TiN-(MgO·Al2O3)为析出...     

钙处理钛合金化钢中TiN析出行为

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效球化钢中的夹杂物和还原夹杂物中的TiOx,还原的Ti逐渐向夹杂物表层扩散积聚,促进了TiN在复合氧化物表面局部析出。钢中细小氧化物及氮化物的数量随Ti含量增加而增加,因此,钙处理较高Ti含量钢有助于促进细小的复合氧化物+TiN夹杂物的形成,并延迟凝固过程中TiN均质形核时间,细化TiN颗粒的尺寸。2~3μm的TiN不仅能诱导多边形铁素体析出,也能诱导针状铁素体析出。TiN及MnS在复合氧化物表面局部析出有助于互锁的针状铁素体诱导析出。     

VN微合金钢中Ti脱氧夹杂物诱导晶内铁素体析出行为

通过热力学计算及热态实验,研究了Ti脱氧VN微合金钢中,含Ti夹杂物析出行为及其诱导晶内铁素体析出行为.结果发现,夹杂物与铁素体、珠光体之间的相对位置关系存在六种形式,通过赋予这些形式不同的诱导能力系数,定量比较夹杂物类型、尺寸与诱导能力的关系.Ti的复合氧化物诱导能力最强,Al₂O₃最弱.Ti的复合氧化物诱导最佳尺寸4～6μm,其他夹杂物最佳尺寸为2～4μm.通过控制夹杂物种类、尺寸促进晶内铁素体析出,能够细化晶粒.     

钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究

 为改进超纯铁素体不锈钢的脱氧工艺,提高夹杂物控制水平,在硅钼高温电阻炉内对钛稳定超纯铁素体不锈钢的精炼过程进行了试验研究。结合热力学计算,研究了不同Si、Al含量(质量分数,下同)比值的硅铝合金的脱氧效果,以及脱氧、钛合金化和钙处理后钢中典型夹杂物的组成和形貌及粒度分布。结果表明：钢中初始氧含量相近的条件下,硅铝合金复合脱氧的钢中酸溶铝、全氧量与纯铝脱氧结果相近。硅铝复合脱氧后钢中夹杂物主要为(MgO-)Al2O3-SiO2复合脱氧产物。钛合金化后夹杂物的类型主要为Al2O3-MgO-(SiO2)-TiOx复合夹杂物和TiN。钙处理后的夹杂物主要为球形的MgO-Al2O3-CaO-SiO2-TiOx类复合氧化物。采用硅铝合金复合脱氧比纯铝脱氧钢的夹杂物的总数量、总面积和平均粒径均要小。     

09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用

以09CuPTiRE钢为研究对象,建立钢液凝固过程中溶质偏析和夹杂物析出的耦合热力学模型.利用该模型,研究分析了09CuPTiRE钢凝固过程中稀土与钛的相互作用,得到以下结论:稀土能抑制09CuPTiRE钢中Ti3O5夹杂的析出,当RE含量为0.0045％时,Ti3O5夹杂完全消失;微量稀土有利于09CuPTiRE钢中TiN的析出,随着稀土加入量的增加,对TiN的析出起到抑制作用;钛能抑制09CuPTiRE钢中REN的析出,从而影响凝固过程中RES的析出行为.     

钛元素的添加对超纯铁素体不锈钢焊缝区等轴晶组织的影响

等轴晶组织对于铁素体不锈钢焊缝区的力学性能,特别是韧性、延伸率等影响很大。总结了在铁素体不锈钢焊缝中等轴晶的形核机理。对于439超纯铁素体,加入钛元素可以在焊缝凝固前的熔融状态析出TiN的析出相,有利于钨极氩弧焊(TIG)的焊缝等轴晶的形成。在短暂的焊接过程中,可以通过控制铁素体不锈钢Ti和N的浓度积以及N的含量等来控制母材TiN最初的析出形态、析出数量;同时,通过Ti和N的合适匹配以及合适的焊接工艺参数保证焊缝区的温度梯度,这些都是焊缝区等轴晶比例的必要控制因素。     

Ti-IF钢非金属夹杂物形核热力学和演变机理

通过热力学计算与SEM-EDS检测对酒钢BOFLFRHCSP工艺Ti-IF钢夹杂物形核的热力学进行了研究。结果表明,在Ti-IF钢中夹杂物形核主要是非均匀形核,最易形成TiN,其次为CaO,然后为Al_2O_3。温度升高有利于Al_2O_3、CaO的形成;TiN的形成受温度影响较小。Ti-IF钢中w([Als])控制为0.027%~0.055%时,w([Mg])只需大于0.000 015%,就会有镁铝尖晶石MgO·Al_2O_3(MA)析出。Ti-IF钢中夹杂物演变主要有3种途径,分别为尖晶石与硅酸钙的复合夹杂Al_2O_3→MA→MgAlCaSi、低熔点的铝酸钙夹杂Al_2O_3→CaO·6Al_2O_3(CA_6)→CaO·2Al_2O_3(CA_2)→CaO·Al_2O_3(CA)→3CaO·Al_2O_3(C_3A)/12CaO·7Al_2O_3(C_(12)A_7)以及钛的复合物或钛的化合物Al_2O_3→TiOx→Al_2O_3·TiOx和Ti→TiN/Ti(C,N)。     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...     

含铈IF钢中含钛夹杂物的析出行为

通过热力学计算研究了IF钢中含钛夹杂物的形成过程以及铈对钢液中Al2O3夹杂物的变质机理,并采用扫描电镜、能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的含钛夹杂物。热力学计算和扫描电镜观察结果表明:TiN不能在熔炼温度下形成;在IF钢液凝固的过程中TiN以异质形核的形式生成并长大,生成TiN-Al2O3夹杂物;在含铈IF钢中TiN-Al2O3夹杂物被稀土铈变质为TiN-CeAlO3夹杂物,稀土铈减小了含铈IF钢中含钛复合夹杂物的尺寸。     

含钛中碳钢中钛氧化物析出热力学分析

以含钛中碳钢为研究对象,从热力学的角度分析了含钛中碳钢中钛氧化物析出行为,结果表明:浇注温度为(1535±10)℃且钢中溶解氧含量大于0.003％(质量分数,余同)时,低钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3,生成TiO2、TiO夹杂的可能性较小;高钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生...     

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The characteristics of inclusions in high strength structural steel were characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The influence of Ti- alloying and Ca treatment on the composition of inclusions in the steel was investigated, and the effect of oxides on the precipitation behavior of TiN and its refining effect on the microstructure were studied. The results show that the inclusions in the steels are Al- Ti- Mg- O system with spherical or polygonal shape after adding Ti, which furtherly can be effectively modified into spherical inclusions after adding Ca. The TiOx in inclusions can be reduced by Ca treatment and Ti gradually diffuses into the surface of the inclusions, which promotes the local precipitation of TiN on the surface of the composite oxides. The amounts of fine oxides and nitrides in steel increase with the increase of Ti mass percentage. Therefore, Ca treatment and higher Ti content can promote the formation of the inclusions of composite oxide and TiN, and also delay the homogeneous nucleation time of TiN inclusions, reducing its size during solidification process of the steel. TiN with the size about 2-3??m not only can induce polygonal ferrite, but also induce acicular ferrite. Specially, the inclusions with TiN and MnS locally precipitating on the surface of composite oxides are conducive to the nucleation of interlocking acicular ferrites.     

含钛齿轮钢中CaO-Al2O3-TiOx+TiN系夹杂物形成机理

 为了研究20CrMnTi齿轮钢中特殊夹杂物(CaO-Al₂O₃-TiO_x包裹TiN的复合夹杂物)的形成机理,结合工业试验和实验室合金化试验,借助热力学计算推断了TiN直接生成的可能性。研究发现,钛铁合金的洁净度较差,合金中含有较多的Al₂O₃和TiN夹杂物。在炼钢温度条件下,钢中的溶解钛与氮反应生成TiN在热力学上是不可能的。复合夹杂物的TiN核不可能是由钢中的溶解钛和氮直接反应生成,而应该是由合金带入的。当CaO-Al₂O₃-TiO_x系夹杂物与未溶解完全的TiN碰撞到一起后,液态的夹杂物将TiN包裹,从而形成较大尺寸的CaO-Al₂O₃-TiO_x包裹TiN的夹杂物。要控制这类夹杂物,需采用氮质量分数更低的钛铁合金。     

Aggregation mechanism of TiN inclusion in GCr15 bearing steel

Many different types of TiN inclusions were found in the scanning electron microscope observation of GCr15 bearing steel, including single particle TiN, multi- particle polymerized TiN. The thermodynamic calculation of TiN shows that TiN inclusion in GCr15 bearing steel precipitates in the mushy zone. The calculation of TiN growth kinetics shows that: under the condition that the initial concentration of Ti is 0. 0060 mass%-0. 0078 mass% and the content of N is 0. 0049 mass%-0. 0070 mass%, the local cooling rate of TiN precipitation is 0. 5-10K/s and precipitation temperature is 1620-1640K, the final size of single particle TiN is 1-6??m. The formation mechanisms on multi- particle polymerized TiN reveal that they are formed by single- particle TiN going through three stages as follows: single- particle TiN inclusions approach together by the cavity bridge force; the collision coarsening occurs around the neck region of inclusions; inclusions and new precipitates are sintered in solid phase state.     

大线能量焊接用海工钢的夹杂物与组织

 海洋工程领域对可大线能量焊接且低温韧性优良的厚钢板需求迫切。宝钢通过微合金化技术及调质工艺,开发出了满足大线能量焊接的E550级海洋工程用钢。通过冶炼、轧制、调质试验、焊接热模拟试验、电镜观察统计及金相观察,研究了大线能量焊接用海工钢H1夹杂物、显微组织及力学性能,并与宝钢现有海工钢E550进行了对比。研究结果表明,H1中夹杂物为Al2O3、MnS、Al2O3 Ti3O5、Al2O3 MnS、TiN MnS、Al2O3 Ti3O5 MnS;E550中夹杂物为Al2O3、CaO·xAl2O3(CAx)、CaO CaS、CAx CaS、CAx CaS TiN。H1力学性能满足E550级海工钢要求,且满足50和100 kJ/cm线能量焊接要求。其HAZ韧性改善的机理为,低硅低铝质量分数有利于减少局部脆性区;钛质量分数的降低,有利于抑制TiC脆化,提高HAZ韧性。     

SUS436L超纯铁素体不锈钢夹杂物的形成机理

采用金相显微镜、扫描电子显微镜和能谱面扫描等仪器设备研究了钛稳定化SUS436L超纯铁素体不锈钢板材的夹杂物类型,结合热力学计算分析各类夹杂物的生成机理。结果表明,SUS436L不锈钢的夹杂物主要包括纯TiN颗粒、TiN包裹MgO·Al_2O_3尖晶石的复合夹杂以及Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物;当w([N])为0.007 0%、钢液温度为1 600~1 650℃时,平衡钛质量分数为0.23%~0.38%;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,w([Mg])大于0.000 8%时生成MgO·Al_2O_3,w([Mg])大于0.004 4%则生成MgO;当钢液温度为1 600℃、w([Al])为0.02%时,钙处理后w([Ca])为0.000 14%~0.000 36%、大于0.000 36%时分别生成低熔点的12CaO·7Al_2O_3及3CaO·Al_2O_3,且在钛合金化后易生成低熔点的Al_2O_3-CaO-TiO_2复合氧化物。