第一性原理计算方法在钢中夹杂物研究中的应用

钢中夹杂物控制对提高钢的性能十分重要，第一性原理计算方法可以从微观角度解释并预测钢中夹杂物生成机理，并解释其结构与性能的关系，现已开始在钢中夹杂物性质研究中应用。综述了第一性原理计算方法在钢中夹杂物控制研究中的应用，包括钢中夹杂物诱导腐蚀、异质形核和力学性能等性质，总结了表面能、电子功函数、界面能、黏附功以及体积模量等性质参数的意义及计算公式，对比了其与钢基体之间的性质差异。采用第一性原理计算方法研究钢中夹杂物性质，可为钢中夹杂物控制提供一定的理论基础。     

钢铁冶炼新技术讲座之十二

2 提高连铸坯洁净度技术 连铸过程中生产洁净钢，一方面是去除液体钢中氧化物夹杂，进一步净化进入结晶器的钢水，另一方面是防止钢水的再污染。对于液体钢中夹杂物去除主要决定于夹杂物形成、夹杂物传输到钢——渣界面和渣相吸附夹杂物。对于防止连铸过程钢水再污染．主要决定于：     

易切削钢中稀土夹杂物类型的预测

论述了易切削钢中稀土夹杂物相的形成条件及其预测方法，并总结了稀土夹杂物对钢性能的影响，。初步建立了钢液成分、夹杂物类型与钢性能的关系。     

脱氧剂对M50NiL钢中非金属夹杂物的影响

在航空发动机用轴承钢M50NiL的真空冶炼过程中使用不同脱氧剂进行脱氧，重点研究了不同脱氧剂类型对钢中夹杂物形貌、类型、尺寸及数量密度的影响。结果表明，未添加脱氧剂时，钢中夹杂物主要为Al₂O₃和铝镁尖晶石；使用Al-RE作为脱氧剂后，钢中夹杂物的主要类型为稀土夹杂物；而使用Al-RE-Si-Mn作为脱氧剂后，钢中夹杂物类型、尺寸及分布特征与Al-RE脱氧剂基本相当。稀土元素的加入能明显改善钢中夹杂物的类型及形貌，使主要夹杂物类型由带有棱角且形状不规则的富Al₂O₃型夹杂物转变为近球形的稀土夹杂物，同时降低了钢中夹杂物的最大尺寸,以及大尺寸的Al₂O₃夹杂物数量，但过量的稀土使得钢中出现了稀土夹杂物的团聚。     

钢液内非金属夹杂物的形成及去除条件

钢内非金属夹杂物对钢质有重要影响，通过分析钢液内非金属夹杂物来源及种类，采取针对性措施，来降低钢液内的非金属夹杂物含量，从提高钢材质量。     

国内外油井管钢中非金属夹杂物的对比分析

 为了提高国内油井管钢质量,采用扫描电镜对比了日本和国内油井管钢中夹杂物成分和形貌,统计了夹杂物尺寸分布、夹杂物间距和夹杂物分布等参数,基于FactSage热力学软件平衡凝固模型分析了冷却过程中夹杂物的演变过程,基于夹杂物碰撞数量平衡模型,讨论了油井管钢中夹杂物碰撞率。结果表明,日本油井管钢中夹杂物主要为CaS包裹的镁铝尖晶石,国内油井管钢中夹杂物主要为钙铝酸盐包裹的镁铝尖晶石夹杂物和纯镁铝尖晶石夹杂物。日本油井管钢夹杂物比国内油井管钢夹杂物数量少、尺寸小、分布更均匀。日本油井管钢中夹杂物数量密度达到7.5个/mm2,国内油井管钢中夹杂物数量密度达到28.3个/mm2。日本油井管钢中夹杂物最大尺寸不超过5 μm,国内油井管钢中夹杂物最大尺寸达到20 μm。FactSage计算冷却过程中夹杂物演变结果与试验结果吻合。国内油井管钢中夹杂物碰撞率比日本油井管钢中夹杂物的碰撞率高2个数量级。     

连铸坯夹杂物控制

1前言钢中存在着非金属夹杂物，这些夹杂物破坏钢的连续性和致密性。由于人们对钢材质量的要求日益提高，因而对夹杂物的研究日益加深。近期研究表明，只有那些尺寸大于“临界值”的夹杂物才起重要影响。因此，钢中非金属夹杂物对钢材及钢制品质量的影响，主要决定于钢中夹杂物的控制程度。与钢锭相比，连铸坯中夹杂物的来源广泛，组成复杂。由于结晶器液相穴内的夹杂物上浮困难，因而对夹杂物的控制更具实际意义。2连铸坯夹杂物控制途径由于钢的用途不同，控制钢中非金属夹杂物的程度应有所不同。对于建筑用材ZOMnsi钢、Q345钢和普通工业…     

小型转炉钢的清洁度研究

小转炉由于出钢挡渣、钢水吹氩搅拌不规范、钢中夹杂物上浮时间不足、浇钢系统保护不好，造成钢中夹杂物含量高，特别是大型氧化物夹杂数量多．外来夹杂的尺寸大，对钢材性能危害严重，这些问题是小转炉钢质量差的重要原因。小转炉钢的清洁度低，不能满足生产优质钢材的要求。     

全国第九届钢质量与夹杂物学术会议

全国第九届钢质量与夹杂物学术会议于１９９９年１０月２６～２９日在西安市召开。来自全国厂矿、科研设计院所、大专院校的６０名代表参加了会议。大会共收到论文４０篇。此次会议由中国金属学会夹杂物分会主办。北京科技大学董履仁教授致开幕词。会议采用大会发言和分组讨论的形式进行。研讨的内容主要包括提高钢质量的技术方法，钢中气体和夹杂物对钢性能的影响，连铸坯表面和内部质量与钢中气体和夹杂物的关系，钢中夹杂物和杂质元素的分析、检验与检测，钢的纯净化、细化、均匀化控制技术，国外关于钢中夹杂物研究的进展情况。此次大会…     

钢中非金属夹杂物及其金相检验

文章介绍钢中非金属夹杂物种类,分析非金属夹杂物给钢性能造成的影响,探讨非金属夹杂物金相检验。结果表明,依据化学成分钢中非金属夹杂物分为氮化物系、硫化物系、氧化物系。这些夹杂物对钢的强度、塑性、疲劳性能、切削性能等都会造成不良影响,影响钢性能充分发挥的同时,缩短钢的使用寿命。不同的非金属夹杂物金相不同,可应用光学显微镜进行金相检验。     

钢中夹杂物的系统分析技术

 钢中夹杂物的检测分析与控制技术是钢洁净度研究的重点。只有能正确全面地分析钢中的夹杂物才能更清晰地明确夹杂物的来源和生成机制,从而确定相应减少和控制钢中夹杂物的方法。从试样检测体积、获得的夹杂物信息类别、分析的时间长短以及各自优缺点等方面详细论述了钢中夹杂物的系统分析方法,包括传统的二维检测方法、无损检测方法、夹杂物无损提取方法、夹杂物浓缩方法等,并列举了几组应用结果。通过钢中夹杂物系统分析的方法能够全面地获取钢中的夹杂物信息,并追踪钢最终产品中夹杂物缺陷的遗传信息,对洁净钢的生产有很好的指导作用。     

RH、KIP双重精炼方式对钢中夹杂物的影响

讨论了钢水双重精炼方式对钢中夹杂物的影响，明确了采用RH-KIP或KIP-RH处理工艺对夹杂物球化影响不大。但在RH-KIP处理后，钢中易产生大型夹杂物。     

稀土加入时机对重轨钢成分及夹杂物影响

针对重轨钢“BOF→LF→VD→CC”生产工艺中不同时机添加稀土的效果进行工业试验研究，通过对不同工序加入稀土的重轨钢铸坯进行取样，对样品的稀土含量及夹杂物尺寸、数密度、形貌等进行分析。结果表明：VD后加稀土生产的铸坯中稀土收得率为11.73%,高于LF后加稀土生产的铸坯中稀土收得率2.83%。结合全流程氧含量分析结果，表明稀土加入钢中后就参与脱氧反应，反应产物上浮去除；稀土的加入可有效降低钢中夹杂物尺寸，相较于不加稀土的重轨钢，LF后加稀土和VD后加稀土生产的稀土重轨钢铸坯样品中，夹杂物长度平均值分别由9.28μm降低至7.91、1.42μm,平均宽度由5.71μm降低至4.81、2.27μm;稀土的加入可降低夹杂物评级，对A类、B类、D类夹杂物评级降低效果明显，其中VD后加稀土生产的重轨钢铸坯样品夹杂物评级更优。通过不同工序加入稀土试验对比发现，VD后加稀土的工艺更能提高重轨钢夹杂物变质的能力。SEM及EDS分析结果表明，稀土主要存在于硅钙镁铝系夹杂物中，并使硅钙镁铝系夹杂物由水滴形变为球形，表面发生硫的富集；对硫化锰夹杂分析结果表明，VD后加稀土工艺可使钢中硫化锰与硅钙镁铝系夹杂...     

齿轮钢锻件关键区域氧化物和硫化物夹杂的分布特征

摘要：齿轮是机械传动的关键结构部件，为了改善齿轮的服役性能，提高疲劳寿命，需要清楚齿轮钢中的夹杂物类型、数量、尺寸、分布。采用夹杂物自动扫描仪、氧含量分析手段、扫描电镜对齿轮钢锻件不同位置进行夹杂物评估。结果表明：铸件中心位置TO质量分数较高，为10×10-6，对应小尺寸夹杂物数量较多，而大尺寸夹杂物在关键区域的分布较多。钢中氧化物夹杂主要为Al2O3、Al2O3复合类的尖晶石和钙铝酸盐复合夹杂物，且尺寸较大，分布不均匀，对齿轮钢关键区域的影响较大。钢中硫化物夹杂分布均匀，尺寸较小，热力学计算表明，该类夹杂在凝固过程中凝固率g＞0.44时，MnS开始析出，通过控制硫化物夹杂析出及分布有助于改善齿轮钢质量。     

HR-2钢电渣工艺及夹杂物去除研讨

HR-2钢对夹杂物要求很严，采用一般电渣重熔工艺难以使夹杂物级别符合技术条件要求。本文对采用不同渣系电渣重熔工艺进行了研究和讨论，认为控制电渣重熔过程的熔化速度和选择对夹杂物吸附强的渣系有利于去除钢中夹杂物。     

抗疲劳应力钢中的夹杂物控制

 为了有效控制抗疲劳应力钢中夹杂物危害,通过对钢中典型有害夹杂物进行分析,从脱氧工艺、精炼渣系、钙处理工艺、软吹工艺和连铸保护浇铸等方面进行了优化改进,并取得相应效果。实现了钢中夹杂物有效控制,钢中夹杂物形状主要以小尺寸球状和块状为主,夹杂物成分主要以钙铝酸盐和MnS复合夹杂物为主,夹杂物尺寸控制在20 μm以内,其中90%以上夹杂物都控制在7 μm以内。     

Ca-Mg处理对X80管线钢夹杂物及性能的影响

在工业生产中进行了X80管线钢Ca-Mg复合处理与Ca处理工业试验。分析了Ca-Mg复合处理和Ca处理钢中夹杂物的变化特征，研究了Ca-Mg复合处理对X80管线钢中夹杂物及性能的影响。结果表明：Ca-Mg处理钢中夹杂物主要是Mg-Ca-Al-O系夹杂，Ca处理钢中夹杂物主要是Ca-Al-O系夹杂；Ca-Mg处理钢中粒径小于1μm的夹杂物数量密度相对较高，大于1μm的夹杂物较少；Ca-Mg处理钢中存在大量尺寸细小的TiN夹杂物，可以起到细化晶粒、提升焊接热影响区韧性的作用。在100 kJ/cm的焊接线能量下，其焊接热影响区韧性大幅度提高。     

固态钢加热过程中非金属夹杂物转变研究进展

摘要：钢中非金属夹杂物控制是炼钢的关键难题之一,在钢液条件下夹杂物的控制主要是通过夹杂物的改性或聚集长大进而从钢液中去除,在钢的热处理过程中夹杂物的转变机制与液相条件不同,包括新相析出、夹杂物转变和夹杂物结晶。综述了不同钢种热处理过程中夹杂物的转变行为。不同温度下,夹杂物与钢基体之间的热力学平衡发生变化是导致夹杂物成分转变的主要驱动力。不锈钢加热过程中夹杂物由MnO-SiO2向MnO-Cr2O3的转变,铝脱氧钢加热过程中夹杂物由Al2O3-MgO-CaO向Al2O3-MgO-CaS的转变。硅锰脱氧钢加热过程中SiO2-MnO夹杂物成分变化不大,夹杂物的变化行为主要是高SiO2相结晶析出。     

铝及微合金元素对钢中夹杂物形态的影响

钢中夹杂物形态与分布，对钢的最终使用性能有重要影响，本通过对铝镇静钢中夹杂物分布形态的描述，分析了铝及微合金加入量对其性能的影响，提出了改善夹杂物分布形态的工艺方法。     

电炉与转炉流程50Mn环件非金属夹杂物的对比分析

利用ASPEX夹杂物分析仪分别对转炉与电炉冶炼环件进行了夹杂物定量分析,从夹杂物数量、种类和尺寸等方面对两种冶炼方式下的夹杂物情况进行了对比分析,结果表明,环件用钢的夹杂物主要有MnS类、氧化物+TiN类以及MnS+氧化物类三种,且氧硫复合型夹杂物占绝大多数,转炉钢中的硫化物比例较高,而电炉钢中的氮氧化物类夹杂物比例较高;电炉钢环件中的大尺寸夹杂物数量明显少于转炉钢环件,但是电炉钢环件中氮氧化物这类脆性夹杂物所占大尺寸夹杂物比例显著升高。