大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金技术的新进展

分析了中国船舶工业的现状、成就、挑战及发展趋势.为了提高船舶制造效率,采取了增加焊接线能量的措施.大线能量焊接时,由于高温停留时间长,相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的凝固组织,韧性恶化.氧化物冶金技术利用钢中的细小氧化物,通过促进晶内铁素体形核可明显改善焊接热影响区的组织.叙述了氧化物冶金的主要内容和该技术对船板钢的组织和性能的影响.介绍了日本一些钢铁公司开发的大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金新技术.     

基于氧化物冶金的微合金化研究

介绍了国内外氧化物冶金技术的进展情况;分析了微合金体系中各元素的协同及交互作用以及夹杂物、第二相粒子析出、演变对钢的相变、组织结构和性能的影响规律;阐述了冶炼、凝固过程中“有益”夹杂物析出的热力学、动力学研究现状,分析了夹杂物性质、尺寸、分布等对诱发晶内铁素体形核的影响;综述了热加工和焊接过程对组织演化、晶粒细化、晶内铁素体优先析出及提高母材钢和焊接热影响区强韧性机制。总结了氧化物冶金研究工作进展及存在的问题,结合课题组研究的成果,提出了基于氧化物冶金的微合金化思想并比较了其与传统微合金化的异同;展望了基于氧化物冶金的微合金化理论方面需要进一步开展的研究工作。      

Al、Ti处理对低合金钢焊接粗晶区组织的影响

研究了Al、Ti处理对低合金钢焊接粗晶区组织的影响.研究发现:用Al处理时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物和细小的TiN.Al的氧化物和TiN不能促进晶内铁素体的形成,焊接粗晶区主要由粗大的晶界铁素体和平行排列的侧板条铁素体组成.用Ti处理时,钢中形成大量的Al、Ti、Mg、Ca复合氧化物夹杂,其颗粒大小为0.5～3.0 μm,同时还有一定量细小的Ti的氮化物.复合Ti的氧化物具有促进晶内针状铁素体形核的能力,焊接粗晶区主要由晶界铁素体、少量的侧板条铁素体和大量的晶内针状铁素体组成.随焊接热循环高温保温时间增长,晶界铁素体粗大,侧板条铁素体数量减少.相变区的冷却速度减慢,晶界铁素体数量增多,针状铁素体的尺寸显著增大.     

应用氧化物冶金技术开发非调质钢的研究

从氧化物冶金机理分析入手,结合合金元素对钢组织的影响,对氧化物冶金型非调质钢进行了实验研究.结果表明:冶炼过程中添加合金元素(V、N)后,可形成细小、弥散分布的、高熔点的碳、氮化物小颗粒,并以此作为晶内铁素体的形核核心,析出了大量的以细小的夹杂物为核心的晶内铁素体,明显细化了组织,提高了钢的力学性能.     

氧化物冶金技术的最新进展及其实践

介绍了氧化物冶金技术提出的背景,该技术的主要内容和采用该技术对钢的组织、性能的影响.总结了该技术近十几年来在利用夹杂物钉扎晶粒的高温长大和形核晶内铁素体(特别是其机理探讨)方面的相关研究.介绍了国外一些钢铁公司在大线能量焊接方面所开发的该领域的新技术和新应用,以及氧化物冶金技术在焊接以外的凝固、压力加工、非调质钢和厚板钢生产等过程中的应用及相关研究的最新进展,并展望了该技术的发展趋势.     

氧化物冶金在大线能量焊接用钢中的应用

 为了分析氧化物冶金钢中不同类型夹杂物的形核能力及其对大线能量焊接性能的提升效果，对Ti Ca、Ti Mg试验钢进行了模拟焊接热循环并利用氧化物冶金技术实现了不同钢种的工业化生产。结果表明，在1 400 ℃峰值温度等温30 s后，Ti Mg复合夹杂物可有效钉扎奥氏体晶界移动，并在后续冷却过程中作为形核质点诱导针状铁素体形核。为了保持氧化物冶金技术所需的氧含量，建立了转炉Si Mn预脱氧加Ti Mg脱氧的优化工艺路线。采用新技术冶炼的钢种具有200 kJ/cm气电立焊性能。-40 ℃下HAZ冲击韧性达到200 J，焊接接头内观察到大量针状铁素体板条组织。     

Mg处理高钢级管线钢焊接热影响区晶内铁素体形核机制研究

采用热模拟技术,EBSD技术和透射电子显微镜对镁处理高钢级管线钢的焊接热影响区(HAZ)晶内铁素体(IGF)的形核现象和机制进行了试验研究。结果表明:镁处理钢中形成大量的Al、Ti、Mg复合氧化物夹杂,其颗粒大小为0.5~3μm。在粗晶热影响区(CGHAZ)中,含Mg复合氧化物具有促进晶内针状铁素体形核的能力。对Mg处理高钢级管线钢焊接热影响区晶内铁素体的形核机制进行了探讨。     

氧化物冶金技术的最新进展及其实践

文中介绍了氧化物冶金技术提出的背景,该技术的主要内容和采用该技术对钢的组织、性能的影响.总结了该技术近十几年来在利用夹杂物钉扎晶粒的高温长大和形核晶内铁素体(特别是其机理探讨)方面的相关研究,介绍了国外一些钢铁公司在大线能量焊接过程中所开发的该领域的新技术和新应用,同时介绍了氧化物冶金技术在焊接以外的凝固、压力加工、非调质钢和厚板生产等过程中的研究和应用的最新进展.文末展望了该技术的发展趋势.     

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。     

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。     

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%.      

On the Capability of Nonmetallic Inclusions to Act as Nuclei for Acicular Ferrite in Different Steel Grades

Acicular ferrite nucleates intragranularly on nonmetallic inclusions, forming a microstructure with excellent fracture toughness. The formation of acicular ferrite is strongly affected by the size, content, and composition of nonmetallic inclusions, but also by the composition of the steel matrix. The potential of inclusions in medium carbon HSLA (high-strength low-alloyed) steels has been the main focus in the literature so far. The current study evaluates the acicular ferrite capability of various inclusions types in four different steel grades with carbon contents varying between 0.04 and 0.65 wt pct. The investigated steels are produced by melting experiments on a laboratory scale and subsequent heat treatment in a High-Temperature Laser Scanning Confocal Microscope. Inclusions are exclusively formed by deoxidation and desulfurization reactions. No synthetic particles are added to the melt. The inclusion landscape is analyzed by Scanning Electron Microscopy. Final ductility of the samples is evaluated based on performed tensile tests. Inclusion types in every steel grade are assessed regarding their nucleation potential always considering the interaction with the steel composition, especially focusing on the role of manganese. The effects of (Ti,Al)O_x-, MnS-, and MgO-containing inclusions are discussed in detail.     

钢中非金属夹杂物对显微组织的影响

使用金相法对碳素结构钢Q235B钢板的拉伸试样非正常断口进行分析,研究了钢中夹杂物类型和形态以及钢的显微组织。结果表明,Q235B钢板拉伸试样非正常断口及附近部位夹杂物严重,且存在粗大的带状组织,带状铁素体中有明显的非金属夹杂物。粗大带状组织的形成原因是由于铁素体以非金属夹杂物为结晶核心并沿着非金属夹杂物的变形方向生长而形成的。     

钛夹杂物细化管线钢热影响区组织研究现状

阐明了钢中夹杂物（氧化物冶金技术）对焊接热影响区组织的影响,综述了钢中各种含钛夹杂物对晶内铁素体的形核机制的研究概况,包括钛脱氧、Ti- Mg复合脱氧、Ti- Nb- N复合脱氧、Ti- Al复合脱氧及Ti- Mn- Si复合脱氧等几项措施,探讨了在这些措施下,如何对铁素体的形成提供最佳条件。最后,对钛夹杂物细化管线钢焊缝组织研究的发展做出了展望。     

含Ti不锈钢冶金工艺进展

围绕含Ti不锈钢冶金工艺的研究进展,从冶金物理化学基础、氧化物和TiN夹杂的形成与控制、凝固过程TiN复合核心和Ti元素对不锈钢铸件力学性能的影响等方面进行了总结和讨论。主要的研究进展为:含Ti不锈钢在冶炼过程生成的Al₂O₃、镁铝尖晶石、(MgO?Al₂O₃)_rich?CaO?TiO_x等高熔点氧化物夹杂是导致含钛不锈钢连铸水口堵塞的主要原因;优化的Al、Ca、Ti的添加方式和炉渣控制工艺是夹杂物减少和低熔点化的重要手段;TiN夹杂的析出、扩散长大和碰撞聚合的基本规律是关注的热点,钢液中大尺寸氧化物夹杂会促进TiN团簇的形成;通过严格控制凝固过程TiN或氧化物-TiN复合核心能够促进δ-Fe异质形核,提高连铸坯等轴晶率;固溶Ti元素能提高奥氏体或双相不锈钢中铁素体含量,提升不锈钢铸件的拉伸性能。      

Effect of a secondary metallurgy technology on the types of forming nonmetallic inclusions and the corrosion resistance of steel

The effect of a secondary metallurgy technology on the metal quality during the production of lowcarbon corrosion-resistant steels is estimated. The content of a modifier introduced is found to principally influence the types of inclusions and, via them, the corrosion resistance of parts from the metal subjected to deep refining from sulfur and nonmetallic inclusions.