1950MPa级弹簧钢55SiCrA疲劳断口夹杂物来源分析

采用SEM-EDS对1950 MPa级油淬火钢丝Nakamura旋转弯曲疲劳断口和弹簧疲劳断口宏观夹杂物的成分及尺寸分布进行检测,借助ASPEX Explorer自动扫描电镜对弹簧钢55SiCrA盘条显微夹杂物成分、尺寸及分布进行检测统计。通过对比发现,疲劳断口宏观夹杂物与钢中显微夹杂物成分近乎一致,表明其主要来源为脱氧产物和钢渣反应产物。并根据断口夹杂物的尺寸分布特点推测此疲劳条件下夹杂物的临界尺寸为20μm,最后指出采用夹杂物的塑性化生产工艺,借助结晶器流场优化提高铸坯表层洁净度是后续改进方向。     

自动统计在夹杂物分析过程中的应用

摘要：为了探明夹杂物自动分析设备在夹杂物统计过程中的准确性，利用夹杂物自动分析和手工统计分析的方法对夹杂物的尺寸、数量和种类进行统计表征，对比分析了2种分析方法在稀土钛处理钢中结果的差异。研究结果表明：夹杂物自动分析不适用于含稀土钢中夹杂物数量和尺寸的统计分析，但对于夹杂物中不同成分组元的含量和面积分数的统计，夹杂物自动分析的结果是准确的。原因主要是自动分析会将一个夹杂物内部成分差异较大的不同区块认定为2个或多个小夹杂物，导致统计得到的夹杂物数量偏高，尺寸偏小，复合夹杂物数量偏少。     

HTP工艺试制高铌X80管线钢的组织性能研究

对南钢试制的低碳、高铌、不添加钼成分的高温轧制(HTP)的X80管线钢钢板的性能进行了分析,针对其显微组织特点进行了详细的观察和研究,并对DWTT断口形貌、夹杂物以及第二相粒子的成分、尺寸及分布进行了分析,证实了采用HTP工艺技术生产的管线钢板完全能够达到X80的现行技术标准要求。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

电弧炉短流程冶炼石油套管钢中夹杂物的演变规律

为研究石油套管钢(34Mn6)中夹杂物的演变规律,对钙处理效果进行精准化控制,进行全流程取样分析,通过采用SEM-EDS分析夹杂物形貌和成分,同时结合Aspex夹杂物自动分析仪统计夹杂物的数量、成分和尺寸分布。研究结果表明,LF精炼具有较好的脱硫与脱氧能力;钙处理前,由于渣钢反应的进行,夹杂物数量明显减少,夹杂物成分中SiO₂含量增加;经过钙处理后,夹杂物成分发生显著变化,由MgO-Al₂O₃系转变为MgO-Al₂O₃-CaO系和SiO₂-Al₂O₃-CaO系,夹杂物形貌由尖角夹杂向球状夹杂过渡。在铸坯中,夹杂物数量减少,其成分已偏离液相区,向富CaO区域移动。对钙处理进行优化,通过利用热力学软件FactSage进行计算,得出钢液中钙的质量分数稳定在0.001 3%时对夹杂物的改性效果最佳,钢液中的夹杂物控制较好。     

稀土及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物特征的影响

为降低夹杂物对轴承钢疲劳性能的危害,比较研究了稀土Ce及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物的改性行为。研究发现：稀土处理使钢中夹杂物球化、平均尺寸降低,有助于降低铝脱氧轴承钢中夹杂物的危害;热处理(1 250℃)同样可以球化、细化钢中的夹杂物,夹杂物的平均尺寸、长宽比、面积分数随热处理时间(0～330 min)的增加均呈下降的趋势,继续延长热处理时间(330～510 min),铝脱氧轴承钢中大尺寸夹杂物比例增加,稀土轴承钢中球状Ce-Al-O-S均质夹杂转变为富Al相和富Ce相的非均质夹杂,对轴承钢疲劳性能危害大。在该研究条件下,铝脱氧轴承钢及稀土轴承钢热处理330 min时夹杂物特征最优。     

中低合金钢冲击断口表面的激光剥蚀电感耦合等离子体质谱原位统计分布分析

通过钢材冲击断口表面的成分分布结果分析影响材料冲击性能的原因,对材料研究具有重要意义。本文提出了小样品非连续异形面的原位统计分布分析表征方法,以激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法(LA-ICP-MS)获得中低合金钢冲击断口表面的元素含量信息,运用统计分析方法得到断口表面B、Al、P、S、Mn、Ti、V、Co、Cu、Nb等元素的位置分布、统计偏析度、最大偏析度。结果表明,Mn在样品断口表面中部区域存在着较为严重的偏析,统计偏析度高达19.50。通常认为元素的严重偏析必定伴随着夹杂物的聚集,因此由所建立的LA-ICP-MS原位统计分布分析方法得出的Mn存在较为严重的正偏析结果,与扫描电镜分析得到的Mn夹杂物含量偏高的结论具有较好的一致性。     

汽车摆臂用高级别扩孔钢的开发

介绍了河钢邯钢汽车摆臂用高级别扩孔钢HR600/780HE的成分体系、冶炼连铸工艺、热轧及酸洗工艺控制要点,并进行了显微组织及力学性能、扩孔性能、冷弯性能检测。结果表明,HR600/780HE显微组织主要为铁素体和贝氏体,晶粒大小及分布较均匀;组织中可见细小弥散的碳化物析出及部分TiN颗粒;拉伸性能及扩孔性能指标均满足国标要求,且具有良好的冷弯性能。此扩孔钢已成功应用于汽车摆臂生产。     

高铝钢中钙处理对非金属夹杂物特征的影响

 为了研究高铝钢中钙处理量与夹杂物特征的关系,通过SEM EDS检测了钢中夹杂物形貌和成分,并结合图像处理软件、体视学等方法统计了夹杂物三维尺寸分布、夹杂物间距和夹杂物分布等参数。结果表明,钙处理高铝钢中夹杂物主要有Al2O3 CaO (CaS)复合夹杂物和AlN等两类夹杂物。高铝钢中钙质量分数由0.000 4%增加到0.002 4%时,夹杂物的平均尺寸由2.5减小到1.8 μm,夹杂物数量是原来的2倍,夹杂物平均间距由95减小到72 μm。通过FactSage热力学计算讨论了冷却过程中夹杂物成分的演变过程,计算结果与试验结果相符。最后根据夹杂物形核计算讨论了夹杂物特征与形核尺寸的关系以及高铝钢中夹杂物分布的影响因素。     

模铸42CrMoA曲轴钢夹杂物分析

为提高模铸42CrMoA曲轴钢洁净度的水平,减小其与国外同规格产品的差距,分析了曲轴钢铸锭中不同部位的夹杂物类型、成分、尺寸、数量以及分布状况,以及精炼、浇铸过程钢中夹杂物的演变规律,确定了曲轴钢铸锭中夹杂物的数量分布规律。结果表明:精炼过程夹杂物主要成分为CaO、Al_2O_3,含一定量的MgO,铸锭中夹杂物成分主要为CaS、CaO、Al_2O_3、MgO,多为脆性夹杂,形貌多为球状和块状,夹杂物数量分布规律外少内多,自头部到尾部逐渐减少。     

淬火温度对马氏体/铁素体双相钢组织性能的影响

双相钢具有优异的力学性能,而马氏体/铁素体的含量对其性能具有重要影响。通过实验调节淬火温度制备了不同马氏体体积分数的双相钢,采用金相显微镜对马氏体/铁素体组织形貌及分布进行了定性观察;其次利用电子背散射衍射技术(EBSD)并结合高斯拟合,发现马氏体/铁素体衍射花样衬度呈双峰分布,据此对钢中马氏体体积分数进行了定量统计。结果表明:淬火温度为730℃时,马氏体体积分数仅为19.09%。随淬火温度增加,双相钢中马氏体含量提高;于790℃淬火时,马氏体体积分数达到30.96%,提高了62%。此外,对试验双相钢力学性能进行对比分析发现:随淬火温度升高,双相钢的抗拉强度明显提高,屈服强度也呈上升趋势,这主要与马氏体含量增加有关;而双相钢延伸率显著降低,这主要是由于铁素体含量减少,且形貌由利于变形的针状转变为多边形所致。     

SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的定量统计分析

利用物理化学相分析的方法,结合扫描和透射电镜,研究了SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的组成、形貌、尺寸信息。相分析结果显示耐候钢中存在富Cu相、M₃C、M(C,N)、非金属夹杂等,其中M₃C在耐候钢中占比为0.868%,M(C,N)占比为0.0396%;析出相平均尺寸为78.2nm,中间尺寸为51.7nm,小于100nm的约占74%,18~36nm的析出相分布最多,占总量的22.1%。扫描电镜结果显示耐候钢中夹杂物主要有3类:A类(硫化物类)夹杂;DS(单颗粒球状)类夹杂,由Al₂O₃和CaO组成的氧化物夹杂;D_Dup(球状复相夹杂)类复相氧硫化物夹杂。采用透射电镜观察了耐候钢中析出相的形貌,统计了析出相尺寸,结果显示析出相主要是碳氮和铌钛钒组成的化合物,呈圆球状、棒状、不规则形状析出;析出相尺寸从纳米级到微米级,在18~36nm范围分布最多。对比透射电镜和相分析这两种方法对析出相的统计结果,相分析能更精确地统计整个样品区域及跨尺寸范围析出相的分布情况。     

60kg汽车用热轧高扩孔钢生产与应用

针对传统60 kg高强钢无法满足特殊用户使用要求的现状,宝钢采用低碳低硫的成分及特定的精炼方式,结合特殊的热轧工艺,开发出一种新型60 kg高扩孔钢。通过比较分析60 kg高扩孔钢和传统60 kg高强钢的化学成分、生产工艺、金相组织、力学性能,发现高扩孔钢具有更好的综合力学性能。扩孔裂纹传播特征及扩孔裂纹扩展的机理分析表明,由于传统高强钢存在珠光体及带状特征,加速了扩孔裂纹的萌生及快速扩展;而高扩孔钢以多边形铁素体为主,有效阻碍了裂纹的扩展,因此组织均匀性是获得高扩孔率的关键因素之一。最后,以车轮轮辐为例介绍60 kg高扩孔钢的应用,60 kg高扩孔钢冲压轮辐中心孔及螺栓孔等关键部位成形良好,并通过用户成形认证。     

在精炼处理和连铸阶段采集的低碳铝和硅镇静钢试样中非金属夹杂物的性质分析

非金属夹杂物的数量、分布、尺寸和化学成分对钢的性能有直接影响。通过控制这些夹杂物的尺寸和化学成分可以生产出优质产品。区分夹杂物的性质和控制夹杂物的形成对钢的清洁度十分重要。通过检验非金属夹杂物的化学成分可以预测夹杂物在钢中的性能。为了研究夹杂物的化学成分、尺寸和分布，某钢厂在二次精炼和连铸阶段采集了低碳铝和硅镇静钢的试样。试样用扫描电子显微镜（SEM）采用EDS系统进行分析。通过分析结果可以判定夹杂物的性质，分析精炼过程对减少夹杂数量和减小比表面积的效果。还可以确定处理后残留的夹杂对钢的性能和连铸过程（浸入式水口的堵塞）的影响大小。     

Microstructures of hot-rolled high-strength steels with significant differences in edge formability

The relationship between microstructure and hole expansion was investigated for three industrial mill-processed steels with similar yield strength (about 525 MPa) and total elongation (about 25 pct). The nominal steel composition was (in mass pct) 0.1C, 1.4Mn, 0.1Si, 0.02Al, 0.04Nb, and 0.02Ti; any variations in composition or processing history were unintentional. The microstructures of all steels consisted of about 80 pct of proeutectoid ferrite and 20 pct of a carbon-enriched, high-hardness, low-temperature transformation product (LTTP). Despite these similarities, the hole-expansion values for the steels were 44, 74, and 115 pct. Detailed microstructural characterization revealed significant differences in the LTTPs of the three steels, as well as several important differences in the proeutectoid ferrite grains. Previously reported negative effects of large quantities of martensite, microstructural banding, and a high hardness ratio (LTTP/ferrite) were validated. Different hardness ratios correlated with differences in (1) dislocation substructures of proeutectoid ferrite grains (2) grain-size distribution, and (3) the fine structure of bainitelike/pearlitelike regions. Superior hole-expansion performance (or edge formability) was associated with a microstructure consisting of 78 pct of uniformly fine-grained proeutectoid ferrite and 22 pct of a bainitelike microconstituent, a minimum amount of microstructural banding, and a low hardness ratio. Tensile-bar fracture surfaces of a material with this microstructure showed the largest amount of microplasticity. At the time the work was carried out R.D.K. Misra was at LTV Steel, Technology Center.     

Microstructures of hot-rolled high-strength steels with significant differences in edge formability

The relationship between microstructure and hole expansion was investigated for three industrial mill-processed steels with similar yield strength (about 525 MPa) and total elongation (about 25 pct). The nominal steel composition was (in mass pct) 0.1C, 1.4Mn, 0.1Si, 0.02Al, 0.04Nb, and 0.02Ti; any variations in composition or processing history were unintentional. The microstructures of all steels consisted of about 80 pct of proeutectoid ferrite and 20 pct of a carbon-enriched, high-hardness, low-temperature transformation product (LTTP). Despite these similarities, the hole-expansion values for the steels were 44, 74, and 115 pct. Detailed microstructural characterization revealed significant differences in the LTTPs of the three steels, as well as several important differences in the proeutectoid ferrite grains. Previously reported negative effects of large quantities of martensite, microstructural banding, and a high hardness ratio (LTTP/ferrite) were validated. Different hardness ratios correlated with differences in (1) dislocation substructures of proeutectoid ferrite grains, (2) grain-size distribution, and (3) the fine structure of bainitelike/pearlitelike regions. Superior hole-expansion performance (or edge formability) was associated with a microstructure consisting of 78 pct of uniformly fine-grained proeutectoid ferrite and 22 pct of a bainitelike microconstituent, a minimum amount of microstructural banding, and a low hardness ratio. Tensile-bar fracture surfaces of a material with this microstructure showed the largest amount of microplasticity. At the time the work was carried out R.D.K. Misra was at LTV Steel, Technology Center.     

不同冶炼工艺的A286沉淀硬化不锈钢中夹杂物对比探讨

A286奥氏体沉淀硬化不锈钢(国内也称GH2132高温合金)是一种应用广泛的650 ℃以下使用的高温紧固件材料。该材料在实际生产使用中,使用了电炉+炉外精炼+电渣重熔(EAF+LF+ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)两种冶炼生产工艺,而到目前为止国内对这两种工艺生产的A286不锈钢材料还未进行系统的对比研究。实验将以上两种冶炼工艺的A286试验钢作为研究对象,使用Aspex夹杂物分析仪、扫描电镜(SEM)等试验工具,对两种试验钢的组织,非金属夹杂物的种类、成分、粒径大小及分布、形态等差异及特点进行了对比研究。结果表明,EAF+LF+ESR冶炼的试验钢中的夹杂物数量、面积是VIM+VAR工艺试验钢的3倍以上;两种试验钢中的夹杂物均有TiC、TiN、Ti(C,N)等种类,前者的夹杂物以TiN夹杂物为主,且多为大尺寸链状,纵横比较大,形状较复杂,对材料室温力学性能和耐腐蚀性能不利;后者的夹杂物以TiC为主,尺寸较小且形状较简单。通过将A286试验钢中的N质量分数控制在0.001%以下,可以将含Ti夹杂物的数量、大小等控制在较低的水平。EAF+LF+ESR工艺由于自身工艺特点,试验钢中P含量较高,约为VIM+VAR工艺试验钢P含量的10倍,据资料可能有利于A286不锈钢的高温蠕变性能。研究结果可为在不同环境和服役要求下使用A286不锈钢提供技术参考。     

不同冶炼工艺的A286沉淀硬化不锈钢中夹杂物对比探讨

A286奥氏体沉淀硬化不锈钢(国内也称GH2132高温合金)是一种应用广泛的650 ℃以下使用的高温紧固件材料。该材料在实际生产使用中,使用了电炉+炉外精炼+电渣重熔(EAF+LF+ESR)和真空感应+真空自耗(VIM+VAR)两种冶炼生产工艺,而到目前为止国内对这两种工艺生产的A286不锈钢材料还未进行系统的对比研究。实验将以上两种冶炼工艺的A286试验钢作为研究对象,使用Aspex夹杂物分析仪、扫描电镜(SEM)等试验工具,对两种试验钢的组织,非金属夹杂物的种类、成分、粒径大小及分布、形态等差异及特点进行了对比研究。结果表明,EAF+LF+ESR冶炼的试验钢中的夹杂物数量、面积是VIM+VAR工艺试验钢的3倍以上;两种试验钢中的夹杂物均有TiC、TiN、Ti(C,N)等种类,前者的夹杂物以TiN夹杂物为主,且多为大尺寸链状,纵横比较大,形状较复杂,对材料室温力学性能和耐腐蚀性能不利;后者的夹杂物以TiC为主,尺寸较小且形状较简单。通过将A286试验钢中的N质量分数控制在0.001%以下,可以将含Ti夹杂物的数量、大小等控制在较低的水平。EAF+LF+ESR工艺由于自身工艺特点,试验钢中P含量较高,约为VIM+VAR工艺试验钢P含量的10倍,据资料可能有利于A286不锈钢的高温蠕变性能。研究结果可为在不同环境和服役要求下使用A286不锈钢提供技术参考。     

钢铁材料复合夹杂物的聚焦离子束定位加工及结构表征

钢铁材料复合夹杂物的检测与表征,需要解决样品制备和微区相鉴定的难题。实验主要利用聚焦离子束精确定位功能,定位制备出复合夹杂物的透射电镜剖面样品,最大限度的呈现整个夹杂物的多种物相形态,再结合能谱仪的面分析功能和透射电镜的晶体结构分析技术对复合夹杂物进行全面的表征。通过对夹杂物的成分分析和物相衍射花样的标定,最终得到复合夹杂物的物相组成。结果表明,所分析复合夹杂物的形态和组成非常复杂,包括晶态的Mn₂TiO₄相、MgAl₂O₄相、Mn_0.33Zr_0.33Ti_0.33O_1.67相和非晶态的Ca-Al硅酸盐相。     

Improvement of Hole-Expansion Property for Medium Carbo Steels by Ultra Fast Cooling After Hot Strip Rolling

 The improvement of hole-expansion properties for medium carbon steels by ultra fast cooling (UFC) after hot strip rolling was investigated. It was found that finely dispersed spherical cementite could be formed after ultra fast cooling, coiling and annealing treatment. Tensile strength of the steel after annealing was measured to be about 440 MPa. During hole-expansion test, cracks were observed in the edge region around the punched hole because necking or cracking took place when tangential elongation exceeded the forming limit. Cracks were mainly formed by the coalescence of micro-voids. Fine and homogeneous microstructure comprised of ferrite and spheroidized cementite could increase elongation values of the tested sheets by suppressing the combination of the adjacent micro-voids, resulting in the improved hole-expansion property.