双辉法等离子渗镀TiN层及耐磨和耐蚀性能的研究

一种利用双层辉光等离子溅射直接复合渗镀合成TiN渗镀层的新工艺方法。该TiN渗镀层表面形貌为‘胞状’组织,颗粒致密均匀,表面为金黄色。TiN渗镀层由TiN颗粒均匀分布的扩散层及表面TiN沉积层组成,渗镀层厚度可达16μm,与基体形成固态冶金层,结合强度高,表面平均显微硬度为3120 HV。对该TiN渗镀层试样,未处理的Q235钢试样,T10淬火+回火试样和3Cr13渗氮试样在相同的条件下进行了耐磨性试验;将该渗镀层试样与未处理的Q235钢和1Crl8Ni9Ti不锈钢试样在1 mo.lL-1H2SO4溶液和3.5%的NaCl溶液中,分别进行了电化学腐蚀对比试验。结果表明:在相同的条件下,TiN渗镀层相对磨损速度最小,耐磨性较未处理的Q235钢试样提高7.81倍,较T10淬火+回火试样提高5.625倍,较3Cr13渗氮试样提高7倍;在浓度为1 mol.L-1的H2SO4溶液中,TiN渗镀层耐腐蚀性能比未处理的Q235钢提高了11.5倍,比1Crl8Ni9Ti不锈钢提高了2.65倍。在浓度为3.5%的NaCl溶液中,TiN渗镀层的耐腐蚀性能比未处理的Q235钢提高11.3倍,但比1Crl8Ni9Ti不锈钢耐蚀性能稍差。     

激光诱导击穿光谱法对不规则细小导电样品的分析

经典的火花源原子发射光谱(Spark-OES)及辉光放电原子发射光谱(GD-OES)较难分析不规则导电小样品,实验采用激光诱导击穿光谱(LIBS)法对电路板上的发光二极管(LED)管脚和印刷电路板(PCB)固定螺钉两个不规则细小样品表面的锈蚀进行了深度与成分分析。深度曲线表明发光二极管管脚样品表面镀有Sn、Ni、Cu等元素,螺钉样品表面镀有Ni元素,镀层界面下则是低合金钢材料。采用一套低合金钢GSBH40068-93建立校准曲线,可定量分析界面下铁基样品的C、Mn、P、S、Cu、Ni含量。发光二极管管脚及PCB的螺钉样品很细小,且表面生锈很严重,较难用湿法化学分析,在同样的分析参数条件下,对编号为11278的中低合金钢样品分别采用LIBS及Spark-OES进行准确度和精密度考察,结果表明二者准确度相吻合,但LIBS数据的精密度略逊于Spark-OES,除P、S元素外,其余元素的相对标准偏差(RSD)均在5%以下。     

20CrMnTi齿轮钢中TiN析出相对淬透性的影响

为了研究20CrMnTi齿轮钢中TiN析出相对淬透性的影响,以实际生产中两种具有不同淬透性特性的20CrMnTi端淬试样为基础,对试样的外围硬度进行测试,用金相显微镜观察室温组织和原奥氏体晶粒组织,用扫描电镜观察分析钢中TiN颗粒的特征,以及利用Thermo-Calc软件分析TiN的析出过程.研究结果表明,奥氏体晶粒度...     

高效焊丝用钢中TiN析出的热力学分析

TiN是焊丝用钢ER50-G中存在的主要非金属夹杂物之一,对材料的使用性能有着显著影响.使用热场发射扫描电镜等对Ti含量约0.16％的ER50-G钢种的生产过程钢样进行了检测,在盘条成分基础上利用热力学计算得到其TiN粒子临界析出温度约为1549.6℃,在该钢种的液相线以上.分析发现ER50-G在固、液两相状态下均有TiN粒子析出,但以液态下析出的较大尺寸的TiN粒子为主;结合对TiN粒子尺寸的测量结果和物理化学相分析结果,认为在ER50-G生产中,钢液中TiN粒子的析出量高于理论值,而固相下的析出量则低于理论值,从而推导得出TiN粒子的实际析出曲线.     

钙处理钛合金化钢中TiN析出行为

采用扫描电镜/能谱仪表征高强度结构钢中夹杂物的特征,考察了钛合金化及钙处理对钢中夹杂物组成的影响,探讨了氧化物对TiN析出行为及其对微观组织的影响。结果表明,钛合金化后钢中的夹杂物多为球形或多边形的Al-Ti-Mg-O系,钙处理能有效球化钢中的夹杂物和还原夹杂物中的TiOx,还原的Ti逐渐向夹杂物表层扩散积聚,促进了TiN在复合氧化物表面局部析出。钢中细小氧化物及氮化物的数量随Ti含量增加而增加,因此,钙处理较高Ti含量钢有助于促进细小的复合氧化物+TiN夹杂物的形成,并延迟凝固过程中TiN均质形核时间,细化TiN颗粒的尺寸。2~3μm的TiN不仅能诱导多边形铁素体析出,也能诱导针状铁素体析出。TiN及MnS在复合氧化物表面局部析出有助于互锁的针状铁素体诱导析出。     

激光处理对9Cr2钢组织的影响

用 3kW连续CO₂ 横流激光器对成分(%)为0.80~0.95C,0.40Si,0.40Mn,1.30~1.70Cr的9Cr2 钢进行激光表面热处理,分析了在激光功率1.8～2.4 kW、激光束扫描速度500～1000mm/min的激光处理后 该钢的表面组织和硬化层深度。试验结果表明,当激光束功率较大、扫描速度较小时处理后组织区域为熔化 区、相变区、热影响区和基体,硬化层厚度0.4~0.8mm; 当激光束功率较小、扫描速度较大时处理后组织区域 为相变区、热影响区和基体,硬化层深度0.2~0.6 mm     

超低氧车轮钢中TiN夹杂析出的热力学分析及控制

通过对高速车轮钢中TiN夹杂物析出进行热力学分析,得到了车轮钢的液相线和固相线温度及1873K时Ti、N的活度.对TiN生成反应和钢中Ti、N溶度积进行了计算.结果表明:TiN只能在固相中生成,但在本车轮钢Ti、N含量下,固相中也没有TiN生成的条件,只有在钢液凝固前沿,由于Ti、N在两相区的富集,TiN夹杂物的生成反应得以进行.因此,在生产中,适当提高连铸二冷的冷却速率,使钢液快速凝固,减少凝固前沿Ti、N的富集时间,可减少纯TiN的析出.对本实验车轮钢中TiN夹杂的检测结果进行计算分析可知,在正常生产时铸坯冷却速率条件下,将钢中Ti的质量分数控制在3.5×10^-5以下、N的质量分数控制在3.1×10^-5以下,理论上可以消除TiN夹杂物的析出,改善车轮钢的疲劳性能,提高车轮的使用寿命.     

帘线钢中钛夹杂形成的热力学分析

对帘线钢中TiN夹杂的形成热力学进行了计算,通过理论计算表明,在帘线钢凝固过程后期,固液界面的TiN平衡浓度积较低,易形成钛夹杂.相对碳含量较低的帘线钢而言,碳含量较高的帘线钢在凝固后期由于固液界面的温度较低,导致TiN平衡浓度积也较低,更易于形成钛夹杂.根据理论分析结果,采取了相应的技术措施,使与钛夹杂相关的帘线钢合格率得到明显提高.     

钛等离子渗氧研究

为了提高钛表面硬度和耐磨性,采用辉光放电等离子渗氧技术对钛进行表面处理．结果表明,渗氧层厚度与氧分压、温度和时间呈明显的对应关系．特别是,在空心阴极辉光放电条件下,离子轰击会加强氧的离子化,促进渗氧,有助于低价态氧化物的形成．在表层所形成的TiO其硬度达到或接近TiN的硬度水平．     

中低合金钢中多元素的射频辉光放电发射光谱发射谱线性质的研究

考察了射频辉光放电发射光谱法中功率(5~18W)和放电气压(5~15Torr)对元素谱线发射强度及相对强度稳定性的影响,并分析了引起影响的原因。结果表明,功率越高,发射强度越大;放电气压对各元素谱线发射强度的影响各异。在气压6~12Torr范围内,除5W外功率变化对大多数元素相对强度稳定性影响较小,相对标准偏差介于0.5%~2%。当功率在12W时,在10Torr气压下测定中低合金钢标准样品中C,Si,Mn,P,S,Cr,Ni,W,Ti,Cu,Co,B,Al,V,Mo,Nb16种元素,测定值与认定值一致;相     

Zn-Al-Mg 镀层的微观组织及相组成分析

Zn-Al-Mg镀层钢板具有优异的切口保护性能和耐大气腐蚀性能,但Zn-Al-Mg镀层的相组成至今尚存在争议。为了更好地控制Zn-Al-Mg镀层结构、镀层钢板的成形性和耐蚀性,利用SEM、XRD、GDS和TEM等设备分析了Zn-Al-Mg镀层钢板的微观组织,确定了Zn-Al-Mg镀层是由Zn、Al和MgZn₂三相组成。通过TEM分析发现,Zn-Al-Mg镀层与钢板的界面存在厚度为0.01 μm的Al-Fe合金层和厚度为0.1 μm的Zn-Mg合金层。     

铌与钛对铁素体不锈钢析出和成形性的影响

研究了铌、钛对铁素体不锈钢析出相、织构和成形性的影响。结果显示:添加铌、钛后的析出相主要是TiN和(Nb,Ti)C,其析出尺寸分别为4μm和200 nm;同时,铌、钛的添加抑制了冷轧薄板α纤维织构的生长,促进了γ纤维织构强度的增加。添加稳定化元素铌、钛后,冷轧薄板的平均r值由1.05增加到1.46,起皱高度也由29.1μm下降到18.9μm,薄板成形性能的改善同再结晶织构的变化密切相关。     

Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1-2μm增大到5μm,在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.     

Reactive Plasma Sprayed TiN Coating and Its Thermal Stability

 TiN coating was prepared by reactive plasma spraying in the Ar and N2 containing plasma jet. The results of XRD show that the TiN coating consists of TiN and Ti3O, neither Ti2N nor TiO2 phases. The toughening mechanism was characterized by analyzing the SEM morphologies of the TiN coating′s indentation of microhardness and fracture surfaces. The results indicate that the coating possesses a high toughness. The adhesion strength among the TiN layers is 2588 MPa, which is slightly lower than that of the Ni/Al bonding coating. The oxidation process of the RPS TiN coating is TiN→Ti3O→TiO2.     

帘线钢中氮含量对TiN析出的影响

 研究了攀钢新钢钒公司生产帘线钢72A过程中钢中氮含量变化对钢中TiN夹杂析出的影响。研究发现,随着钢中氮含量的升高,钢中析出的TiN夹杂数量变多,尺寸变大。热力学研究表明,在帘线钢中TiN一般只能在固相区形成,考虑元素偏析对凝固前沿元素富集的影响,凝固过程中TiN能在固液两相区析出。在帘线钢生产过程中,为了控制钢中TiN的析出,除了控制钛含量,控制钢中氮含量及氮偏析更加重要。理论计算结果表明,当钢中钛的质量分数控制在0.0003%~0.0005%区间时,将钢中氮的质量分数控制在0.0017%~0.0029%区间内能显著降低乃至杜绝帘线钢中TiN的析出。攀钢将帘线钢中钛、氮的质量分数分别控制在0.0005%以下和0.002%以下,显著减少了钢中TiN的析出,个别炉次中没有发现尺寸大于2μm的TiN夹杂。     

Solidification Structure Refining of 430 Ferrite Stainless Steel With TiN Nucleation

The thermodynamics of TiN precipitation in liquid steel of 430 ferrite stainless steel has been calculated to find out the condition of TiN precipitation during the initial solidification stage. The difference in the solidification structure of 430 ferrite stainless steel has been discussed through comparative tests of vacuum induction furnace melting with different contents of Ti. It has been found that the equiaxed grain proportion can be increased from 20% to 69% as the content of Ti from 0.1% up to 0. 4%. The size of the TiN particles precipitated is 1-3 μm and the number of TiN particles is about （200- 300）/μm^2. It is found that the effect of using TiN to refine the solidification structure has been confirmed under the strict process condition used for 430 ferrite stainless steel.     

帘线钢中Ti夹杂物研究

为完善Ti夹杂去除工艺以控制其生成和尺寸,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测定了80级帘线钢冶炼过程钢水样中Ti含量,发现平均Ti含量在电炉出钢→精炼→连铸工序呈先上升后下降趋势.TiN生成热力学、凝固偏析及长大动力学计算表明:在目前南钢80级帘线钢炼钢和连铸控制条件下,TiN只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成;凝固冷却速率越大,TiN析出尺寸越小;TiN析出尺寸为3～7μm,与实际金相样观察到的尺寸基本一致.     

太钢60 t EAF-LF-VD-2.5 t铸锭流程冶炼低钛轴承GGrl5钢的实践

With the process measures including using low titanium hot metal, alloys and slagging materials, eccentric bottom tapping and alloying in tapping in EAF steelmaking, using Si-Al compound deoxidation and CaO-MgO-SiO₂ -Al₂O₃ slag series with basicity 3 ~5 in LF refining,30 Pa VD treatment and shielding casting,the analysis results of Φ150 mm forged bar are oxygen content in GCrl5 bearing steel being 4.5 X 10^-6 ~9 x 10^-6 ,Ti content 0.0010% ~0.0015% with minor 5 μm TiN inclusions to meet the quality requirement for super grade quality low titanium bearing steel.     

CSP低碳微Ti钢中Ti(C,N)的析出行为

通过实验观察及热力学计算,研究了CSP低碳微Ti钢中的Ti(C,N)析出.实验观察到大量15~30nm的Ti(C,N)第二相粒子,它们在铸坯均热保温和前两道次的热轧中析出并长大充分;均热前CSP铸坯中只有很少量尺寸约大于50nm的TiN粒子析出,铸坯中观察不到微米级的大块TiN夹杂.研究结果表明,CSP工艺下粒子析出行为同传统工艺相比发生了变化,所以微量Ti在钢中的作用也有很大不同.     

激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法测定镀锌钢板镀层中的铅、镉、砷、锡和锑

本文以64Zn为内标,以纯锌标准物质作校准曲线,建立了激光剥蚀电感耦合等离子体质谱法（LA-ICP-MS）测定镀锌层中Pb、Cd、As、Sn和Sb的方法。研究了镀锌钢板镀层表面状态和LA的深度分辨率,选择单点剥蚀方式和ICP-MS时间分辨模式采集数据。在优化工作参数基础上,探讨了分馏效应,Pb、Sn的分馏因子接近1,As、Cd、Sb的分馏因子都小于0.8,因而认为Pb、Sn没有分馏效应,As、Cd、Sb存在分馏效应。测定了标准物质和实际样品,测定结果与标称值（ICP-MS测定值）基本相吻合,因而认为该方法是可行的。Pb、Cd、As、Sn和Sb的检出限分别为3、0.3、3、3和0.5 μg/g。