Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡凝固相变与MnS析出行为

采用Thermo-Calc热力学软件对Y12Cr18Ni9Cu易切削钢在500～1800℃的析出相进行了热力学计算并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,Y12Cr18Ni9Cu易切削钢的平衡相主要有MnS、液相、δ-铁素体、奥氏体、M₂₃C₆、M₂(C,N)、σ相。平衡凝固和冷却相变路径：液相→液相+MnS→液相+δ-铁素体+MnS→液相+δ-铁素体+MnS+奥氏体→δ-铁素体+MnS+奥氏体→MnS+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体→MnS+M₂₃C₆+奥氏体+M₂(C, N)→MnS+M₂₃C₆+σ相+奥氏体+M₂(C, N)。随着S含量增加,MnS的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐升高,Mn含量变化对MnS相的析出量几乎没有影响,但Mn含量增加会使MnS析出温度升高。Y12Cr18Ni9Cu易切削钢中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以...     

稀土处理HRB400E钢洁净度研究

为了研究稀土对HRB400E螺纹钢中夹杂物成分和形貌的影响,对稀土处理后螺纹钢中可能存在的夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对稀土处理前后 HRB400E钢中夹杂物进行了表征和分析。结果表明,稀土可在现场冶炼时加入到螺纹钢中并且质量分数达到0.003 2%;稀土有净化钢液的作用,使钢中S质量分数从0.018%降低到0.004%,降低了77.78%;热力学计算表明,稀土质量分数为0.003 2%时,夹杂物生成的可能性由高到低为REAlO₃、RE₂O₂S、Al₂O₃。稀土对HRB400E钢中硫、氧化夹杂物有良好的改质效果,将夹杂物变质为RE₂O₂S和REAlO₃,稀土元素与S结合使钢中MnS夹杂的析出减少,有利于钢材综合性能的提升。     

易切削非调质钢凝固过程及钢中MnS析出规律

利用Thermo-Calc热力学软件计算研究YF45MnV钢中MnS的平衡析出规律及凝固过程中各元素的偏析行为对MnS析出的影响。结果表明:MnS平衡初始析出温度为1421℃,初始析出温度随C、Si、Al含量增加而降低,随Mn、S含量增加而升高;Scheil凝固过程中,计算得到Mn、S的平衡分配系数分别为0.70、0.02,二者随着凝固过程进行在剩余液相中不断偏析富集,达到平衡浓度积后析出MnS。真空感应炉冶炼不同S含量(0.025%~0.065%)的实验钢,发现钢中硫化物主要为大量细小II类MnS+少量尺寸较大的III类MnS。随S含量的提高,大尺寸MnS数量增加,沿晶界偏聚分布的情况更为严重。     

稀土Ce对含Cu低温取向硅钢铸态析出物的影响

采用激光共聚焦显微镜和透射电镜探究了稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态组织和析出物的影响。结果表明,稀土元素Ce对含Cu取向硅钢铸态的组织能起到细化晶粒的作用;未加Ce的铸锭中存在粗大的(Cu,Mn)S+AlN粗大复合析出物,以及少量MnS和Cu₂S单独析出物;稀土Ce的加入不改变析出物的类型,但使析出物数量明显减少、尺寸有所增大。     

易切削非调质38MnVS钢中硫化物析出规律热力学分析

利用Thermo-Calc热力学计算软件对易切削非调质钢38MnVS中硫化物的析出进行计算模拟,并利用SEM对铸坯中MnS析出形貌进行观察,分析其析出规律.通过热力学计算得到38MnVS钢的相平衡等值图,并研究了C、Mn、Si、S、V各元素含量的变化对MnS平衡析出规律的影响;利用Scheil-Gulliver模块模拟了38MnVS钢的凝固过程;通过对38MnVS连铸坯中硫化物三维形貌的观察,结果表明:从铸坯边缘到中心的1/2处,硫化物形貌渐变,由杆状变成片状,再到中心变成杆状、片状共存;杆状、片状硫化物均为共晶反应产物;当合金含量较高时,杆状硫化物向片状硫化物转变.     

稀土Ce对非调质钢中硫化物特征及微观组织的影响

通过稀土Ce微合金化手段,采用SEM、EDS和ASPEX等手段对不同Ce含量的非调质钢中的夹杂物形貌、数量和尺寸以及实验用钢的显微组织进行了表征,结合Thermo-Calc热力学软件对含Ce硫化物夹杂的形成过程进行了分析,并通过三维原子探针（3DAP）对晶界和相界面处的元素分布进行表征。结果表明,Ce在1800℃与S结合形成Ce₃S₄夹杂,1480℃转变为Ce₂S₃夹杂,1480℃以下形成Ce₂S₃为内核,Ti₄C₂S₂和Mn S包覆生长的复合夹杂物;添加Ce元素的实验用钢中90%以上的夹杂物的长径比小于2.5;Ce含量为0.019%（质量分数）时,实验用钢的组织最细,平均晶粒尺寸为4.17μm。3DAP的结果证明了Ce在晶界和相界处存在明显偏聚,阻碍了C扩散,抑制晶粒长大,另外,高温区形成的细小弥散含Ce夹杂物提供了形核质点,2者共同作用细化了非调质钢的组织。     

低碳低硫微合金化钢硫化物析出规律分析

利用热力学计算和Schiel凝固方程对于硫化物的析出进行计算模拟,最后利用金相组织证实MnS的析出规律.结果表明钢中MnS析出物是在钢凝固温度以下,锰及硫在晶界处偏析富集,[Mn][S]反应平衡发生移动而生成的.热力学计算和Schiel方程得出析出量随着温度的降低而逐渐增加.最后结合金相组织能谱,说明MnS,CaS共生出现,且温度降低MnS析出量增多.     

稀土Ce对薄带连铸无取向6.5%Si钢组织、高温拉伸性能和断裂模式的影响

研究了Ce元素对薄带连铸无取向6.5%Si钢凝固组织、有序相、高温拉伸性能和断裂模式的影响。结果表明，添加Ce可以在薄带连铸过程中形成高熔点Ce₂O_2.5S和Ce₄O₄S₃，促进钢液异质形核，细化铸带凝固组织。Ce对有序相变无明显影响，铸带有序度由高至低所对应的拉伸温度分别为650、400和800℃。随拉伸温度提高，铸带的屈服强度与抗拉强度降低，断后延伸率提高。当拉伸温度高于500℃，Ce元素的钢液净化和凝固组织细化作用有助于提高晶界强度，避免沿晶断裂。铸带在拉伸过程中发生动态回复和再结晶，最终发生韧性断裂，断后延伸率得到显著提高。研究结果证实，稀土处理可以作为薄带连铸无取向6.5%Si钢增塑的一种有效途径。     

无磁钻铤用Cr-Mn-Ni-N系高氮钢平衡凝固相变与析出行为

借助Thermo-Calc软件对无磁钻铤用Fe-(15~25)Cr-(15~25)Mn-(0~5)Ni-(0~1)Mo-(0~1)N-(0~0.8)C多元系高氮钢在凝固和冷却过程中的相变及析出行为进行研究。使用Thermo-Calc软件中的TCFE9数据库对该钢相图的垂直截面图进行计算,分析了Cr、Mn、Ni、Mo、N及C元素对无磁钻铤用高氮钢凝固及冷却过程中相变的影响,并得到了平衡凝固相变路径图。结果表明,增加Cr、Mn含量可显著提高合金中氮的溶解度,Mo元素可以微弱提高氮的溶解度,Ni、C元素显著降低氮的溶解度。Ni、C和N含量提高可扩大单相奥氏体相区,具有稳定奥氏体的作用,Cr、Mo与Mn元素缩小单相奥氏体相区,具有稳定铁素体的作用。N元素可以促进M₂(C,N)相析出,使M₂₃C₆相析出受到抑制。Cr、Mn元素可以促进Sigma相析出,C、N元素抑制Sigma相析出。M₂₃C₆相的析出主要受C含量的影响,随着C含量的升高,M₂₃C₆相的析出温度显著升高。     

高铁扣件弹簧钢中含Ce夹杂物生成的热力学分析

通过热力学计算研究稀土Ce夹杂物在高铁扣件弹簧钢中生成的热力学条件,并分析加入稀土Ce对Al2O3夹杂的变质作用及条件。由稀土Ce硫化物、氧化物和氧硫化物的标准吉布斯生成自由能构建了稀土Ce夹杂物的空间析出图,并将其应用在预测高铁扣件弹簧钢中加入稀土Ce后夹杂物的生成顺序,并确定其存在形式及热力学转换条件。计算结果表明:钢液中加入稀土最容易生成的是CeAlO3夹杂,其次是Ce2O2S;在本计算所用钢种的氧活度和硫活度分别为0.000 639和0.005 845的条件下,钢液中首先会析出Ce2O2S;当钢液中Al含量为0.013%时,稀土变质Al2O3夹杂的理论加入量为0.001 9%。     

Modification Mechanism of Cerium on the Inclusions in Drill SteelEI北大核心CSCD

Fatigue fracture is the main failure forms of drill steel, and the hard oxide with large size is one of the main reasons for the fatigue fracture of drill steel. Therefore, the miniaturization and softening of inclusion can effectively improve the anti-fatigue performance of drill steel and prolong its service life. Rare earth elements have very good affinity with oxygen and sulfur in molten steel, and the hardness of resulting rare earth compounds is very low. In this work, the rare earth element cerium was added into drill steel to investigate the effect of Ce on the MgAl2O4 and sulfides. The composition, morphology, number, and size of inclusions in drill steel were analyzed by using SEM and EDS. The evolution process and modification mechanism of Ce on MgAl2O4 and sulfides were clarified by experimental results and calculated by thermodynamic software. The type of inclusions in drill steel without Ce addition is MgAl2O4 and (Ca, Mn) S. As the Ce content in drill steel reaches to 0.0078% (mass fraction), the type of inclusions changes to Ce-O and Ce-S. In addition, a few complex inclusions, mixture of Ce-O and MgO, were also found. The size of inclusions in drill steel decreases significantly as the oxides and sulfides were modified into Ce-O and Ce-S. The calculated results show that MgAl2O4 and (Ca, Mn) S in drill steel can be effectively modified into Ce-O and Ce-S as the Ce added into molten steel, and the modification sequence of Ce on the MgAl2O4 is as follows: MgAl2O4 -> CeAlO3+ MgO -> Ce2O3+ MgO -> Ce2O3. The content of Ce in drill steel has great influence on the type of inclusions. The modification mechanism of Ce on MgAl2O4 calculated by Factsage 6.3 agrees well with the experimental observations.     

Q195热轧带钢凝固冷却过程非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了控制Q195钢中非金属夹杂物在凝固冷却过程的转变,采用ASPEX自动扫描电镜研究了实际生产凝固冷却过程夹杂物的转变,并用FactSage软件理论计算了这一过程夹杂物转变的热力学原理。研究结果表明:Si-Mn-Al复合脱氧Q195热轧带钢中间包内夹杂物主要成分为SiO2-MnO-Al2O3,连铸坯中硫化物夹杂质量分数急剧升高,氧化物夹杂中SiO2质量分数升高,MnO质量分数下降。钢中夹杂物成分与尺寸有明显对应关系,中间包内夹杂物尺寸越大,Al2O3质量分数越多,SiO2质量分数越低;铸坯中夹杂物尺寸越小,MnS质量分数越高,氧化物夹杂尺寸越小,SiO2质量分数越高。FactSage热力学计算表明,在钢凝固冷却过程,钢中会析出SiO2相、Mn2Al4Si5O18相和MnS相,析出相尺寸一般较小,使小尺寸夹杂物中SiO2和MnS质量分数升高,热力学理论计算可以较好地解释夹杂物成分在凝固冷却过程的转变。     

固溶处理对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢组织及碳化物的影响

利用FactSage软件中的FSstel数据库对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的相图进行计算,分析了氮元素对凝固及冷却过程中相变及析出相的影响,得到了53Cr21Mn9Ni4N耐热钢平衡凝固及冷却相变路径图,并用OM、SEM、XRD、EDS等对53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶3、10、20、40和60 min后的显微组织及碳化物演变规律进行了研究。结果表明,53Cr21Mn9Ni4N耐热钢由1600 ℃平衡冷却至300 ℃的过程中完整的平衡相变路径为:液相+气体→液相→液相+δ铁素体→液相+δ铁素体+奥氏体→液相+奥氏体→奥氏体→奥氏体+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体→奥氏体+M₂(C,N)+M₂₃C₆+α铁素体+σ相。M₂₃C₆的析出温度随着氮含量的增加而降低,M₂(C,N)的析出物温度随着氮含量的增加而升高,M₂₃C₆会因M₂(C,N)的析出受到抑制。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢的铸态组织非常不均匀,奥氏体呈树枝晶状生长,枝晶间析出大量层片状碳化物。随着固溶时间的增加,分布在枝晶间的层片状碳化物逐渐变成块状及短棒状,碳化物的数量逐渐减少,粗壮的树枝晶也逐渐变得细小。53Cr21Mn9Ni4N耐热钢在1200 ℃固溶后的组织及碳化物均得到明显改善。     

Effect of rare earth on inclusion evolution and corrosion resistance of HRB400E steel

The effect of rare earth elements Ce and La on the evolution behavior of inclusions in HRB400E steel was studied through experimental observations and thermodynamic calculations. Neutral salt spray corrosion experiments were also conducted to investigate the effect of Ce–La on the corrosion resistance of steel. The results showed that the typical inclusions in steel without rare earth were MnS and MnO–SiO₂. A small amount of Mn–Si–O–S inclusions was also observed. After adding rare earth, the typical inclusions were transformed into isolated (Ce,La)₂O₂S, (Ce,La)₂O₃ + MnS, and (Ce,La)₂O₂S + MnS complex inclusions. The thermodynamic calculations indicated that the rare earth elements in molten steel preferentially reacted with MnO–SiO₂ inclusions and dissolved oxygen and sulfur to form (Ce,La)₂O₃ and (Ce,La)₂O₂S. Small amounts of [S] and [Mn] adhered to the surface of the nucleated rare earth inclusions to form complex inclusions. After Ce–La treatment, the corrosion rate of the steel decreased from 3.491 to 1.992 mm year⁻¹, and the corrosion resistance was improved. The change in corrosion behavior is due to the modification of the inclusions into rare earth inclusions with good compatibility with the steel matrix.     

稀土对A572.Gr65钢夹杂物及低温冲击性能的影响

为了研究不同含量混合稀土(Ce/La)对A572.Gr65钢低温冲击性能的影响,对A572.Gr65钢在-40 ℃和-60 ℃下进行低温冲击试验,并使用OM观测显微组织,利用SEM结合EDS观测夹杂物及断口形貌并检测其化学成分。结果表明,稀土可以明显变质A572.Gr65钢中夹杂物,将不规则的Al₂O₃和Al₂O₃-CaO夹杂物变质为球状稀土夹杂物;夹杂物尺寸由5 μm减小至不足2 μm。加入稀土后钢的低温冲击性能有明显提升,当稀土含量达到0.0057%时,-40 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的317.4 J升至343.6 J,提升了8.2%;-60 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的288.0 J升至328.1 J,提升了13.9%。     

稀土Ce对310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为的影响

采用热重分析法对不同稀土Ce含量的310S奥氏体耐热不锈钢高温氧化行为进行了系统研究,通过氧化增量曲线分析了相同温度下试验钢的氧化增量规律,并采用场发射电子探针(EPMA)表征氧化膜断面结构及元素分布,同时采用X射线衍射仪(XRD)分析氧化膜的物相组成。结果表明:在循环氧化初期,试验钢的高温氧化增量曲线遵循抛物线规律。试验钢的氧化膜由外层(Cr,Mn)₃O₄“尖晶石”型氧化物和内层Cr₂O₃氧化物组成。适量的稀土元素Ce能促进氧化物/基体界面处的应力释放,同时减少并延缓氧化膜与基体界面孔洞的形成,因而提高氧化膜的抗剥落性。