Ce/Ce-Zr夹杂物诱导高强船板钢中针状铁素体形核行为的研究

研究了FH40高强船板钢经稀土合金化处理后夹杂物诱发铁素体的变化行为,利用扫描电子显微镜（SEM）和能量衍射谱（EDS）等手段观察分析了钢中稀土夹杂物的形貌特征以及诱发形成IAF的行为机制。研究结果表明：经Ce或Ce-Zr复合处理后,稀土复合夹杂物形状得到球化,且均能诱发针状铁素体形成;单独Ce处理形成的Al-Ce-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为可用贫Mn区机制和惰性基底机理解释,而Ce-Zr复合处理形成的CeZr-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为只能用贫锰区机制解释。     

含Zr低合金高强度钢中夹杂物的特性

用电子探针研究了含Zr低合金高强度钢中夹杂物的形貌、大小及分布等特性。结果表明 ,钢样中的夹杂物为圆形 ,呈分散分布 ,其组成系含ZrO2 的复合夹杂物 ,而且MnS依附此复合夹杂物成核和长大。钢中添加少量Zr可明显改善夹杂物形态和分布 ,从而改善钢的强度和韧性     

微合金钢焊缝金属中夹杂物的研究

通过对微合金钢焊缝金属中夹杂物的研究发现 :夹杂物数量在焊缝中心最多 ,而在熔合线附近最少 ;随着焊接热输入的增加 ,夹杂物平均尺寸增大。约有 6 0 %夹杂物的平均尺寸都小于 0 .6 μm,而大于 1.0 μm的不足 10 %。夹杂物是由多个物相组成的复合物 ,组成夹杂物的物质 :Mn O2 、3Mn O· Al2 O3· Si O2 、Ti N、Ca O· 2 Al2 O3、Si O2 、Ca O· 2 Ti O2 和 θ- Al2 O3等。提供针状铁素体 (AF)形核的夹杂物尺寸约 93 %以上都集中在 0 .2～ 0 .6 μm范围内     

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

含钛低合金高强钢焊接热影响区晶内铁素体形核机制研究

利用透射电子显微 地含钛低合金高强钢的焊接热影响区（HAZ）晶内铁素体（IGF）的形核机理进行了试验研究。对IGF精细组织的研究表明，IGF非均匀形核核心主要为外部析出了一层Mn硫化物并富含Si元素的Ti氧化物复合粒子；对该复合夹杂物粒子的EDX谱分析表明，该粒子对Si的吸附能力大于Mn；IGF的形核长大与Mn硫化物的热膨胀相关系数、复合夹杂物粒子周围存在的小范围贫Mn区以及该粒子中的富Si有关。     

X80钢高韧性焊缝中夹杂物及析出物分析

采用高韧性焊丝进行了含Nb X80钢气体保护焊和埋弧焊,分析了焊缝金属冲击断口中的夹杂物种类及尺寸.焊缝中的夹杂物主要含Ti、Ca、Si、Al及Mg等,气体保护焊缝夹杂物尺寸一般小于0.8 μm,而埋弧焊缝的则明显增大,均不含Nb,焊缝表现出氧化物冶金特性.对埋弧焊接头进行热变处理,新发现焊缝中形成了含Nb纳米级析出物及个别不含Nb的核壳夹杂物.这些杂夹物、析出物弥散分布于针状铁素体晶内及晶界,发挥了晶粒细化作用.     

Ce对低碳高强度钢液夹杂物变性的研究

用真空感应炉在800 Pa的Ar气氛中把3.0 kg工业纯铁与合金元素熔化,在1 873 K加入Ce元素精炼10min,制备4种0.08C-0.6Si-0.45Mn-0.3Cu-0.09P-xCe的钢样。用化学成分、SEM和EDS表征结果,研究该体系中洁净度和夹杂物的变化。结果表明[Ce]为0时,夹杂物为MnS-MgO-Al2O3系;[Ce]为0.008%～0.020%时,夹杂物为MgO-Al2O3-Ce2O2S系;[Ce]为0.043%时,夹杂物为FePCe-Ce2O3系,且把7μm以上形状不规则的夹杂物变为2μm球状,甚至转变为0.3μm以下的球形夹杂物,钢材基体上夹杂物残留面积减少58.1%,且尺度均小于3μm。钢液深度净化的原因是,Ce脱O、S后生成的夹杂物上浮、排除,不同类型夹杂物的成因与其形成的热力学条件相关。     

夹杂物对Cr-Ni系高强度钢耐蚀性能的影响

对比研究了2种Cr-Ni系高强度钢在人造海水条件下耐蚀性能差异,采用ASPEX自动扫描电镜分析了钢中夹杂物种类、数量和分布,利用金相显微镜对夹杂物引发腐蚀的过程开展了原位分析,并利用扫描电镜(SEM),观察了腐蚀后样品的微观形貌。全浸腐蚀实验结果表明,A钢虽然合金含量较高,但其腐蚀速率要大于B钢;夹杂物分析及其原位腐蚀实验研究表明,B钢通过Ca处理获得了良好的夹杂物改性效果,将钢中对耐蚀性提高不利的MnS夹杂物改性为CaS复合夹杂物,降低了B钢的点蚀敏感性,提高了B钢的耐蚀性能。     

MnS形态对超高强度钢韧性的影响

 利用扫描电镜和能谱分析等检测手段研究了2种不同冶炼工艺生产的G50钢中夹杂物类型和尺寸分布。结果表明：随MnS复合夹杂物中钙含量的降低,MnS变形程度逐渐加重,纵横比随之增大。“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢的韧性(冲击韧性和断裂韧性)明显得到改善。由于“电弧炉+VOD+真空自耗重熔”冶炼钢中夹杂物的钙含量均较高,纵横比小于“真空感应炉熔炼+真空自耗重熔”冶炼钢,因而有利于改善G50超高强度钢的韧性。     

重轨钢中非金属夹杂物控制的研究

本文结合攀钢生产实际,从炼钢的各个环节转炉-精炼-连铸工艺出发,通过采用无铝脱氧工艺,即合适的终脱氧剂和精炼造渣工艺降低钢水氧活度和全氧含量,采用优质耐火材料并严格工艺操作防止大型夹杂物的带入,采用全程保护浇注、中间包冶金、电磁搅拌等技术防止钢水钢化和促使钢中夹渣物排除,生产出了合乎要求的高速铁路用钢。     

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。     

气瓶钢中非金属夹杂物研究

针对国内某钢厂EAF-LF-VD-CC工艺生产的气瓶钢,通过全流程系统取样、综合分析的方法,对LF处理前后、VD喂线处理后、中间包钢水和连铸坯中总氧(T[O])、显微夹杂及大型夹杂物的数量及变化情况进行了全面研究,分析了夹杂物产生的原因.结果表明:经过LF和VD精炼后钢液中显微夹杂物数量由16.7个/mm2减少到6.1个/mm2,VD喂线后夹杂物变性不完全,中间包过程钢液的二次氧化严重,铸坯中T[O]能稳定在(10±2)×10-6,铸坯中大型夹杂物为0.2 mg/kg.     

拉伸载荷作用下AIN夹杂物对航空用超高强度钢中裂纹萌生的影响

采用扫描电镜原位观测法,跟踪观察了航空用超高强度钢中长方型夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为。结果表明,拉伸载荷作用下,航空用超高强度钢中裂纹萌生的方式与夹杂物尺寸及夹杂物周围孔洞的大小有关。当夹杂物面积小于一定值时,无论夹杂物周围有无孔洞,裂纹均以夹杂物／基体界面开裂的方式萌生;当夹杂物面积大于一定值后,若夹杂物／基体界面基本完好,则裂纹易以夹杂物自身开裂的方式萌生;若夹杂物周围孔洞面积较大,则裂纹易以夹杂物／基体界面开裂的方式萌生。     

夹杂物对超高强度钢应力应变场的影响

非金属夹杂物对钢性能的影响与夹杂物的特征参数密切相关.首先分析拉伸和疲劳载荷下超高强度钢中TiN夹杂物导致裂纹萌生的扫描电镜原位观察结果,采用MSC Marc有限元分析软件对夹杂物及周围基体的应力场进行计算,然后对拉伸载荷下不同特征参数的TiN夹杂物及周围基体的应力应变场进行模拟.结果表明,有限元法能够解释并预测夹杂物及周围基体的力学行为.三角形夹杂物尖角附近的应力集中最严重.矩形夹杂物内部高应力区的位置受夹杂物与外载荷方向夹角的影响.随邻近夹杂物间距的增大,基体内的最大应力由夹杂物外侧移至夹杂物之间.近表面夹杂物使得基体自由表面附近出现高应力区,基体内最大应力的位置受夹杂物与自由表面距离和尺寸的影响.     

IF钢中Al2O3-TiN复合夹杂生成机理研究

通过形核理论解释了IF钢中Al2O3-Ti N的形成机理。RH中加TiFe合金化后由于局部wTi.wN浓度积有很大的过饱和度,满足异质形核条件,Ti N会以钢液中Al2O3为核心生成Al2O3-Ti N复合夹杂,但此时的Ti N并不稳定会随着钢液中wTi浓度的均匀而发生分解,在凝固过程中由于温度的降低和wTi的偏析会在凝固前沿Ti N再次析出。     

拉伸载荷作用下AlN夹杂物对航空用超高强度钢中裂纹萌生的影响

 采用扫描电镜原位观测法,跟踪观察了航空用超高强度钢中长方型夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为。结果表明,拉伸载荷作用下,航空用超高强度钢中裂纹萌生的方式与夹杂物尺寸及夹杂物周围孔洞的大小有关。当夹杂物面积小于一定值时,无论夹杂物周围有无孔洞,裂纹均以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生;当夹杂物面积大于一定值后,若夹杂物/基体界面基本完好,则裂纹易以夹杂物自身开裂的方式萌生;若夹杂物周围孔洞面积较大,则裂纹易以夹杂物/基体界面开裂的方式萌生。     

钢中非金属夹杂物塑性化研究

针对以帘线钢为代表的优质线材用高碳钢非金属夹杂物塑性化难题,进行了实验室研究和生产工艺优化研究.开发了在钢液ω(T.O)≤0.002%条件下,钢中非金属夹杂物的塑性化控制技术,使钢中非金属夹杂物评级系数由30以上降低至3.5以下.