一种圆珠笔用易切削不锈钢组织及性能分析

通过复合添加易切削元素硫(S)、铅(Pb)和碲(Te),开发了一种适合圆珠笔加工的易切削不锈钢,对组织和性能同进口材料SF20T进行了对比分析。结果表明:钢中易切削相为Mn S、Pb及其与Te形成的复合夹杂物,显微组织和力学性能与进口同类产品相似。经实际测试,该钢具有良好的切削加工性和书写使用性,可望替代国外同类产品。     

低碳含碲硫易切削钢的轧制工艺研究与实践

针对实际生产中由于Te的熔点、沸点均较低,在冶炼、浇铸过程中极易气化,使其含量难以控制且回收率较低; Te大多富集在硫化物附近,进一步恶化含Te硫系易切削钢的热加工性,导致轧制过程中产生轧件劈头开裂的问题,利用Gleeble-3500热模拟试验机对含Te硫系易切削钢1214Te的高温塑性规律进行了研究,确定了最佳轧制工艺参数,并成功轧制了φ16 mm盘圆。轧材检验结果表明,1214Te盘圆的布氏硬度不大于170HBW;盘圆夹杂物形貌主要为椭球状或短棒状,分布较为均匀;在相同的切削加工条件下,1214Te盘圆切削效果优于硫系易切削钢1215MS。     

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。     

铈-硫易切削钢平衡析出相热力学计算与分析

采用Thermo-Calc热力学软件对铈-硫易切削钢300~1500 ℃范围内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。此外,还讨论了Ce、S含量对Ce₂O₂S平衡相的影响和S、Mn含量对MnS平衡相的影响。结果表明,铈-硫易切削钢中平衡析出相主要有Ferrite、Ce₂O₂S、Corundum、Austenite、M₂(C,N)、Liquid、M₂₃C₆、MnS、Sigma、Spinel与M(C,N);随着Ce含量增加,Ce₂O₂S的析出量逐渐增加,但是S含量变化对Ce₂O₂S相的析出几乎没有影响;随着S含量增加,MnS平衡相的析出量逐渐增加,析出温度也逐渐增高,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;铈-硫易切削不锈钢铸坯中的硫化物呈球形、椭球形、纺锤形或短棒状并以簇状沿晶界分布,属于第Ⅱ类硫化物;通过添加稀土Ce,铈-硫易切削钢中球形稀土复合夹杂物所占比例较高,长宽比≤3的硫化物占比达到84.86%,硫化物的形态控制取得了较好的效果。     

稀土Ce对钎具钢中夹杂物的改质机理研究

通过向钎具钢中加入稀土Ce元素,研究了Ce对钎具钢中镁铝尖晶石和硫化物的改质过程和改质机理。结合SEM和EDS对钢中夹杂物的形貌、组成、数量和尺寸进行分析,采用Thermo-Calc和Factsage 6.3热力学软件对Ce改质尖晶石和硫化物的改质机理以及钢中合适Ce的质量分数进行理论计算。结果表明,稀土Ce对Al_2O_3、Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S都具有很好的改质效果。无Ce添加时,钎具钢中夹杂物以Mg Al_2O_4和(Ca,Mn)S为主;当钎具钢中的稀土含量为0.0078%时,Mg Al_2O_4被改质为Ce-O,(Ca,Mn)S被改质为Ce-S,同时还存在一定量的Ce-O和Mg O共生相,钢中夹杂物的尺寸减小。热力学计算结果表明,钢中不同的Ce含量对应不同的稀土夹杂物(Ce Al O_3、Ce-O)类型。稀土Ce对Mg Al_2O_4的改质顺序为:Mg Al_2O_4→Ce Al O_3+Mg O→Ce_2O_3+Mg O→Ce_2O_3,Factsage 6.3的理论计算结果与实验观察基本吻合。     

锰硫比对1215MS易切削钢力学和切削性能的影响

通过理论计算、扫描电子显微镜、三维腐刻技术、拉伸试验和切削试验等方法,探究了锰硫比对1215MS易切削钢中硫化物析出特性,及其对钢的力学性能和切削性能的影响。结果表明：钢中硫化物的吉布斯自由能随着锰硫比的减小而降低,其形核率和尺寸则增大;相比锰硫比较高的试样,锰硫比较低的试样中MnS夹杂物数量更多、尺寸更大,尤其是细系MnS;长条状MnS夹杂物会导致钢材力学性能的各向异性,锰硫比较低的试样中MnS的长宽比较大,导致其强度低于锰硫比较高的试样;低锰硫比和高锰硫比试样的断裂方式分别为准解理断裂和韧性断裂;低锰硫比试样相比高锰硫比试样具有更好的表面光洁度和切削性能。     

一种新型硫-铅-碲复合易切削不锈钢热塑性研究

利用Gleeble-3800热模拟试验机研究了一种新型硫-铅-碲复合易切削不锈钢热塑性,并对变形前后试样进行了光镜和电镜观察。结果表明,钢基体中存在大量Mn S、Pb及其Mn S-Pb-Te共同形成的复合夹杂物。温度对材料的热塑性产生重要影响,在大于900℃、小于1200℃区间断面收缩率大于60%,具有好的热塑性。φ350电渣锭从钢锭表面至心部,热塑性差异不大,但呈逐渐递减趋势,且与夹杂物大小和间距存在密切关系。     

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。     

GCr18Mo轴承钢的镁处理改质效果研究

研究了镁处理对铝镇静GCr18Mo轴承钢中夹杂物的改质效果,并建立了改质热力学与动力学模型。试验结果表明:在1 873 K温度下,采用Al-Mg复合脱氧可将原始钢中的氧含量从120μg/g降低至4.7～17.2μg/g。控制钢液中溶解铝的质量分数在0.03%～0.3%范围内,并提高镁铝加入质量比从1.8→2.2→2.6时,钢中氧活度逐渐降低,单位面积的夹杂物数量明显减少,主要类型由较大尺寸的团簇Al2O3夹杂改质成为细小且弥散分布的MgO·Al2O3尖晶石与球状MgO夹杂。     

管线钢硫化物钙处理技术分析

在对管线钢中硫化物的作用进行综合分析的基础上，结合莱钢的生产实践，利用冶金热力学原理，分析计算了管线钢硫化物的钙处理工艺条件，并对管线钢中的夹杂物进行了检测分析。结果表明，莱钢生产管线钢时，大部分炉次精炼终点氧质量分数高于理论计算钙处理所需的目标氧质量分数3.42×10-6，钢中钙质量分数未达到理论计算钙硫平衡时所需的量，硫化物夹杂物变性并不完全，钢中存在MnS、MnSCaS复合夹杂物。     

电解萃取研究稀土元素对耐候钢中夹杂物的影响

为了研究稀土元素对钢中夹杂物的改性影响,以未添加稀土元素的Q235和添加了稀土元素的Q235RE两种耐候钢为研究对象,采用非水溶液电解萃取和物理磁选分离的方法提取出钢中的夹杂物,结合X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分别对其类型、三维形貌进行研究。研究结果表明：未添加稀土元素的Q235钢中的夹杂物类型主要是硫化锰和铝、硅的复合氧化夹杂,且尺寸较大,呈现不规则多角状的镁铝氧化物、氧硫复合夹杂物尺寸可达40 μm,长条状硫化锰夹杂尺寸可达50 μm;稀土耐候钢Q235RE中夹杂物的类型主要是氧硫稀土复合夹杂物,夹杂物尺寸明显变小,长条状的硫化物被规则的球状的稀土硫化物及稀土氧硫复合夹杂物所取代,不规则多角状的氧化夹杂物尺寸小于15 μm,尺寸减小了约60%。     

钢中非金属夹杂物的三维定量表征

以超低碳钢、易切削钢、管线钢为研究对象,通过优化电解萃取法以及夹杂物自动分析技术,完成了钢中大尺寸氧化铝、大尺寸硫化锰、常规氧硫化物等典型夹杂物的三维形态表征及自动定量统计,并就滤膜干扰物、夹杂物分散状态、扫描电镜参数设置等影响夹杂物三维定量表征的因素进行了讨论。与二维分析相结合,夹杂物的三维形态表征及定量统计结果将提供最为全面、真实、准确的夹杂物信息。     

一种新型硫系易切削钢与50钢的切削性能对比研究

对比研究了一种新型硫系易切削钢与50钢的力学性能和切削性能。结果表明,两种钢的显微组织均为铁素体和珠光体混合组织,但硫系易切削钢的组织更细,并且含有大量的硫化物易切削相。与50钢相比,硫系易切削钢具有更好的力学性能和更好的切削加工性能。     

硫质量分数对船体钢诱发点蚀行为的影响研究

采用腐蚀浸泡的方法研究了酸性氯离子环境下S质量分数对低合金船板钢耐蚀性的影响,探讨了非金属夹杂物诱发点蚀形核的机理。结果表明,杂质元素S对钢的耐蚀性具有不利影响。随着S质量分数的增加,钢的耐点蚀性能恶化。S元素损害耐蚀性主要与钢中的非金属夹杂物有关。不同种类夹杂物诱发点蚀的机理有显著差异。单一MnS夹杂物与基体间存在缝隙,其诱导点蚀形核包括缝隙腐蚀和夹杂物溶解两个过程,MnS夹杂物是最敏感的点蚀诱发源;MXS-Al2O3复合夹杂物同样能诱发低合金钢的点蚀形核,包裹在Al2O3外层的硫化物优先发生溶解,成为腐蚀介质的通道,从而引发局部腐蚀。MnS-Al2O3夹杂物的点蚀形核能力大于CaS-Al2O3夹杂物,CaS遇到水容易发生水解并在夹杂物周边形成OH-,阻碍了坑内部的酸化,有利于抑制钢的耐局部腐蚀性能。     

Q235钢中显微夹杂物行为研究

系统分析了我国北方某钢厂采用120 t BOF→Ar Blowing→CC工艺生产的Q235钢中氧氮含量、钢中显微夹杂物类型、尺寸、数量及分布的变化历程。结果表明,铸坯中w(T[O])平均为78.6×10~(-6),w([N])平均为52.1×10~(-6),显微夹杂物数量为11.2个/mm~2;显微夹杂物以SiO_2-Al_2O_3-MnO-TiO_2-MnS复合夹杂为主,粒度在2.5~15μm之间,其中0~5μm的夹杂约占25.01%,5~10μm的夹杂约占43.69%,10~15μm的夹杂约占9.47%;显微夹杂物在距内外弧1/3~1/4处含量最高,边部及中心部位夹杂物较少;铸坯中含钢包渣污染物的夹杂占41.2%,含中间包渣污染物的占23.3%。钢包渣、中间包渣对夹杂物的吸附能力明显不足,出钢过程中应加钙铝酸盐基渣洗料对钢包顶渣进行改质,从而降低钢中夹杂物数量。     

高硫易切削钢的硫负偏析现象及其机制

钢中硫是正偏析元素,在铸坯凝固过程中,从柱状晶析出的硫元素排到尚未凝固的中心部位会形成连铸坯的中心偏析。通过对某厂生产的X1215易切削钢连铸坯进行碳、硫元素含量检测,发现连铸坯中心处硫元素出现了负偏析现象。基于Scheil方程和[Mn]-[S]反应平衡方程,建立钢液在凝固过程中硫化锰夹杂物析出的计算模型,并以此模型计算X1215钢凝固过程中硫化锰的析出时期。计算发现,X1215钢中硫化锰在凝固分率为0.45~0.50时开始析出,到达凝固末期时析出完成,进而导致铸坯中心处的硫元素产生负偏析。     

日本对易切削钢化学热处理的研究概况

前言机械工业的迅速发展推进了机械的自动化和机械手化,从而对各种机械部件的要求更加复杂和精密。用一般结构钢制造的零件,机械加工往往比较困难,因而对易切削钢的需求量剧增。易切削钢中含有改善切削性能的元素,这种钢在自动化机械生产中不可缺少。根据所含合金元素的不同,易切削钢可分为:S易切削钢,S—Pb易切削钢,S—Pb—Te易切削钢等。含Pb、Te的易切削钢又特殊称叫超易切削钢。     

409L连铸坯夹杂物的实验研究与热力学分析

采用金相、扫描电镜对409L连铸坯的夹杂物数量、分布、类型进行实验研究,热力学分析连铸坯中夹杂物形成机理。结果表明：连铸坯上表面夹杂物数量较多,连铸坯边部三角区域的堆状复合夹杂物数量较多;夹杂物类型以TiN、TiN包裹MgO·Al2O3的复合夹杂物为主;当钢中[N]质量分数0.01%、钢液温度1 580～1 600 ℃,生成TiN夹杂所需要平衡[Ti]质量分数为0.124%～0.154%;钢中[Al]质量分数为0.01%,若钢中[Mg]质量分数不小于7.5×10-5%,则钢液中易生成MgO·A12O3,当[Mg]质量分数不小于0.000 7%后,MgO·A12O3转变为MgO。     

高硫钢铸态组织及其性能特征

高硫钢中的硫元素是有利于提高材料耐磨性的元素,本文研究了凝固速度对高硫钢中硫化物形态及钢耐磨性能的影响.结果表明:铸造快冷可使高硫钢的组织细化,硫化物尺寸变小,晶内硫化物量增多,晶界硫化物减少;高硫钢中硫化物总量(体积分数)从砂型铸造的8.10％降低到铁型铸造的3.68％,晶内的硫化物从砂型铸造的1.99％增加到铁型铸造的2.80％,铁型铸造的硫化物平均尺寸约为5μm.在长时间磨损中高硫钢中的硫化物会形成润滑膜,减少钢的磨损,因此高硫钢的磨损性能优于GCrl5钢.磨损试验14h后砂型铸造和铁型铸造高硫钢的磨损量分别是GCrl5钢的1/2和1/3.铁型铸造快冷使高硫钢基体中固溶硫原子量大于砂型铸造的,而硫在摩擦过程中不断与Fe生成FeS,固溶的大量硫发挥了更大的自润滑作用.     

热处理工艺参数对YF45MnV钢夹杂物形态的影响

进行了YF45Mn V钢试样不同加热温度、保温时间及冷却方式的热处理。通过金相显微镜观察和运用硫化物金相定量分析统计的方法,研究了YF45Mn V钢经过热处理后硫化锰夹杂物的变化规律。结果表明:在950~1100℃保温0~2 h,硫化物不同长宽比(L/W)的数量都减小;在950~1250℃保温2 h,随着加热温度升高,试样中硫化锰夹杂物长宽比L/W3的所占的比例越来越多;在1100℃,随着冷却速率的增加(由空冷到水冷),在保温1 h时,纺锤形硫化锰夹杂物(L/W3)数量减少;在保温3 h时,纺锤形硫化锰夹杂物数量增加。