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。     

微合金元素钒和铌对诱发针状铁素体的影响

 氧化物冶金是将非金属夹杂物变害为利，它是利用钢中高熔点粒子改善钢的组织，进而改善钢板焊接热影响区（HAZ）性能的有效手段。以DH36级船板钢为依托钢种，根据二维错配度理论，系统研究了不同微合金元素铌和钒对船板钢铸态组织中诱发奥氏体晶内针状铁素体(IAF)的影响。研究表明，根据错配度理论，微合金元素钒易于铌诱发IAF，但是当奥氏体向铁素体转变时，微合金元素钒的第二相粒子在钢中析出温度低、析出量少，所以微合金元素铌充分细化了钢的铸态组织、轧态及焊接HAZ组织，HAZ低温冲击韧性约为微合金元素钒的4倍，达到工业化生产大线能量焊接用钢板的要求。     

大线能量焊接船板钢Mg处理效果分析

为研究 Mg 元素对船板钢的作用效果,对比了 Mg 处理前后船板钢焊接后的冲击性能; 利用 Aspex扫描电镜能谱仪统计了实验钢中的非金属夹杂物的尺寸和种类,并对夹杂物的金相组织进行了分析。结果表明,Mg 处理后船板钢中夹杂物种类增多,夹杂物尺寸变小且分布更加弥散,尺寸主要集中在 2 ～4 μm 之间,块状铁素体消失,组织以针状铁素体为主。热处理后诱发针状铁素体的夹杂物基本由Al₂O₃、Mn S、CaS 和 MgO 复合而成,诱发的针状铁素体呈交叉互锁状,分割晶粒,改善了焊接 HAZ 冲击性能。     

镁处理对船体钢组织细化作用的高温原位分析

 船体钢经镁处理后其焊接热影响区性能显著提升。为进一步弄清镁的作用机制,采用高温激光共聚焦显微镜原位观察传统船体钢和镁处理船体钢在升降温过程中显微组织的演变过程,并对不同保温时间下钢组织在连续冷却过程中的相变进行研究。通过对比发现,镁处理船体钢在升温过程中因微细夹杂物粒子的钉扎作用使得奥氏体晶粒尺寸并未发生粗化,并且在冷却过程中奥氏体晶粒内部出现大量夹杂物诱发的针状铁素体,使钢组织得到进一步细化,而夹杂物这种诱发晶内针状铁素体的能力则呈现出随保温时间延长而逐渐增强的规律。与此同时,夹杂物数量及分布情况的统计也为上述结果提供了有力佐证。     

镁处理高碳硬线钢中夹杂物

为了研究镁处理对高碳硬线钢中夹杂物影响规律,采用扫描电镜-能谱仪、FactSage热力学软件研究了不同镁添加量下钢中夹杂物的成分、形貌、尺寸、数量和分布,计算了高碳硬线钢中夹杂物平衡成分和生成质量随镁添加量的变化,分析了镁处理对夹杂物熟化生长的影响规律.结果表明,高碳硬线钢中镁质量分数由0.001 0％增加到0.001...     

EH460钢中IAF形核及其细化晶粒行为分析

对实验室冶炼合金元素种类、含量不同的船板钢铸态组织及其中显微夹杂物的成分、粒径进行分析。结果表明:试验钢中部分显微夹杂物可诱发IAF形核,且在IAF长大过程中其针状尖端可穿插到其他铁素体晶粒或珠光体内,将其拆分成多个更加细小的单元,能够明显地细化组织;钢中诱导IAF形核的显微夹杂物成分主要为Al_2O_3-Ti_2O_3、Al_2O_3-Ti_2O_3-MnO/MnS、Al_2O_3-Ti_2O_3-MnO/MnS-Si O_2类复合脱氧夹杂,粒径在1.0~10μm,其中大部分夹杂物粒径在1.0~6.0μm,约占89.3%,少部分夹杂物粒径在6.0~10.0μm,约占10.7%。通过控制合金种类、含量以及加入顺序促使钢中生成大量细小、弥散的有益夹杂诱导大量IAF形核,从而细化晶粒。     

含钇E36船板钢夹杂物改性

为了研究钇对E36船板钢中夹杂物成分和形貌的影响,对钇处理后E36船板钢中典型夹杂物进行热力学计算,并通过扫描电镜及能谱仪对钇处理前后E36船板钢中夹杂物进行检测分析,观察典型夹杂物形态和尺寸。结果表明,未添加稀土钇的E36船板钢主要为长条状MnS夹杂物;添加稀土钇后,钢中夹杂物主要为球状或类球状的含钇复合夹杂物。当钢中钇质量分数为0.007 8%时,夹杂物主要为球状或类球状的Y₂O₂S夹杂物和Y₂O₃夹杂物;当钢中钇质量分数增加至0.037 7%时,夹杂物改性为球状或类球状Y₂O₂S夹杂物、YS夹杂物和Y₂O₃夹杂物。     

含硫易切削钢夹杂物控制试验研究

通过高温试验研究了钙处理和镁处理对含硫易切削钢中夹杂物的控制效果。钙处理后钢中夹杂物为CaAl-O+(Ca,Mn)S复合夹杂物、(Ca,Mn)S以及Mn S夹杂物;镁处理后钢中夹杂物为Mg Al2O4+(Mg,Mn)S、Al2O3+Mn S复合夹杂物、(Mg,Mn)S以及Mn S夹杂物。钙处理和镁处理后钢中的复合夹杂物所占比例分别为0.67%和3.57%。镁处理后钢中Ⅱ类Mn S夹杂物明显减少,91.7%的夹杂物尺寸小于3μm,纺锤率达到72.5%,其对夹杂物的控制效果优于钙处理。     

稀土-镁复合处理对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

为了尽可能的去除钢中大颗粒的夹杂物, 在实验条件下通过向GCr15轴承钢中添加适量镁、稀土对夹杂物进行改性, 并利用Aspex夹杂物自动分析仪和扫描电镜对钢中改性后的夹杂物尺寸、类型、形貌等进行了观察、分析, 研究了稀土-镁复合处理对夹杂物的影响规律.研究结果表明, 对轴承钢中加入微量镁处理, 可将未进行镁处理钢中的MnS-Al₂O₃、MnS、Al₂O₃夹杂改性为以含硫、镁复合夹杂物为主, 同时包含少量Al₂O₃、镁铝尖晶石夹杂.进一步采用稀土-镁复合处理后, 钢中的夹杂物转变为主要以含Re-S-O夹杂物为主, Al₂O₃、MnS、镁铝尖晶石夹杂逐步消失, 且夹杂物成球状分布, 绝大多数夹杂物在5 μm以下.稀土-镁复合处理轴承钢后, 10 μm以上的大颗粒夹杂物大大降低, 钢中的夹杂物明显得到细化.钢中镁含量不变时, 随着稀土含量的增加, 大颗粒夹杂物比例明显下降.而在稀土含量相近的情况下, 增加钢中的镁含量也有利于大颗粒夹杂物的去除.稀土-镁的相互作用进一步促进了夹杂物的细化.      

高级别船板钢生产过程中夹杂物的演变规律

 通过采用扫描电镜对船板钢F40中的夹杂物进行全流程系统分析，研究了冶炼过程中夹杂物的形成和演变规律，并采用夹杂物的弹性模量概念对其在轧制过程中的变形机理进行解释。结果表明，LF出站后钢中的主要夹杂物为MgO-Al2O3复合夹杂，在钙处理后夹杂物逐渐向低熔点的CaO-Al2O3-MgO-CaS系夹杂转变。在轧制过程中，高弹性模量的夹杂物，在轧制中相对塑性变形低。热力学计算表明，当船板钢中的w（[Als]）为0.02%～0.04%时，为使夹杂物改性完全，钙处理后钢液中的w（[Ca]）应控制在0.001 8%～0.002 8%。为避免钙处理后生成CaS，可通过控制w（[S]）在0.002 1%以内，减小其对浇注过程和钢性能的不利影响。     

EH40级船体钢中焊接热影响区组织特征

近年来,中国船舶与海洋工程制造业迅猛发展,高强度、高韧性、易焊接性、耐蚀性已成为造船及海洋工程用钢的发展方向.焊接是船体制造的关键环节,采用大线能量焊接来提高造船效率已成为造船企业的首选.但是,焊接线能量的提高导致钢板焊接热影响区晶粒严重粗化、局部软化和脆化,其低温冲击韧性变差,严重威胁船 体钢的安全使用.氧化物冶金是...     

冷却速度对La脱氧钢中晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫描电子显微镜等分析技术观察了不同冷速下La脱氧钢的显微组织,并绘制了静态连续冷却转变图．实验结果发现,在4~10℃·s^-1的冷速范围内,钢中会有大量晶内铁素体形成,其中在8℃·s^-1冷却时可以获得大量细小且弥散分布的晶内针状铁素体．La脱氧钢中含La夹杂物与α-Fe相有较低错配度,其中La₂O₂S夹杂物与α—Fe相的品格错配度最小为0．2％,钢中含La夹杂物均可诱导晶内针状铁素体形核并可促进感生形核．进而细化组织．     

镁处理对钢中夹杂物以及HAZ组织和性能的影响

近年来镁处理的氧化物冶金技术研究非常活跃,为了总结镁处理氧化物冶金研究的最新成果,综述了镁处理对钢中夹杂物以及HAZ组织和性能的影响研究.通过镁处理形成的微米级含镁氧化物和硫化物复合夹杂物可以诱导晶内针状铁素体析出;镁处理过程中形成的纳米析出物,通过对奥氏体晶界的钉扎作用可以抑制原奥氏体晶粒长大,钉扎粒子多为300 n...     

镁处理对1215易切削钢中夹杂物的影响

 1215易切削钢中硫化物夹杂不仅影响钢的切削性能,对钢性能的各向异性以及产品质量问题也有重要影响,对钢中硫化物夹杂的调控是改善产品品质的重要途径。采用镁处理技术,对钢中硫化物夹杂的形态、大小和分布进行调控,解析镁对夹杂物的改质影响。通过高温熔炼试验,冶炼不同镁含量的钢锭,采用光学显微镜、扫描电镜及小样电解技术对钢中夹杂物的二维及三维形态和分布进行分析,并结合热力学计算解析夹杂物改质机制。研究表明,镁具有较强的脱氧能力,可改变钢中硫化物形态和分布。钢中镁质量分数从0增加至0.000 6%、0.001 7%,夹杂物形态首先从Ⅰ类球形、椭球形转变至Ⅱ类沿晶分布的簇状、串链状、珊瑚状,然后再转变为多面体形或不规则块状的的Ⅲ类硫化物。镁质量分数进一步增加至0.002 7%,镁对夹杂物的形态、尺寸、分布影响不再显著。钢中的MnS在熔融液态中不会析出,主要在凝固过程固液两相区析出,其析出温度为1 502.0 ℃,对应的凝固分率为0.409。凝固过程中部分MnS会以钢中氧化物夹杂为异质形核点析出,形成内部氧化物、外部硫化物的复合夹杂。钢中Al₂O₃经镁改质转变成为更加细小弥散分布的MgO·Al₂O₃,改质后夹杂物不易聚集长大,成为更多的MnS析出异质形核点,从而促进了MnS析出,夹杂物整体数量密度增大,平均等效直径减小。     

气瓶钢精炼过程中的MgO·Al2O3夹杂物

研究了EAF-LF-VD-CC流程冶炼气瓶钢30CrMo时精炼过程中含MgO·Al₂O₃夹杂物的生成和转化,对夹杂物进行了三维分析观察.研究结果表明:LF精炼30min后夹杂物中Mg含量减小,Ca含量增加,MgO·Al₂O₃夹杂物消失.LF精炼后期Mg含量变化不大,Ca含量减小,未出现MgO·Al₂O₃夹杂物;VD精炼过程中夹杂物中的Mg含量增加,Ca含量变化不大,重新生成了MgO·Al₂O₃夹杂物;精炼过程中MgO·Al₂O₃夹杂物可以向复合夹杂物转变的,但为防止精炼后期MgO·Al₂O₃夹杂物重新生成必须保证钢液中具有一定的钙含量.     

低碳微合金钢中TixO-MnS型复合夹杂对焊接热影响区微观组织相变的影响

对比分析了两种低碳微合金钢中夹杂物对焊接热影响区组织相变的影响.对实验钢中夹杂物的分布和尺寸进行观察并在透射电镜下分析了夹杂物的选区衍射斑图样.采用热膨胀法结合金相分析建立了实验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲线)和等温转变曲线(TTT曲线).研究发现,Ti脱氧钢中夹杂物以尺寸小于3μm的Ti_xO-MnS型球状复合夹杂为主,其中Ti_xO核心有两种类型(Ti₂O₃和Ti₃O₅).这类夹杂物具有诱导晶内针状铁素体形核的能力,针状铁素体优先在Ti_xO-MnS型复合夹杂界面上形核,从而导致Ti脱氧钢相对于Al脱氧钢的贝氏体相变开始温度升高,相变时间也明显提前.     

Q345D钢精炼过程夹杂物生成及演变行为

冶炼Q345D钢时由于夹杂物导致的探伤不合格情况时有发生,为了进一步去除和控制钢中非金属夹杂物,通过工业试验研究了"LF精炼→RH真空精炼→钙处理→软吹→连铸"工艺中的夹杂物生成及演变规律,并通过热力学计算优化钙处理工艺.结果 表明,转炉炉后及LF进站时采用铝强脱氧,夹杂物主要为Al2O3,LF精炼过程采用高碱度、强还...