微量稀土元素对奥氏体不锈钢21-4N显微组织及碳化物的影响

通过对21-4N钢添加微量稀土Ce元素,分析不同Ce含量对21-4N钢铸态、锻态下的显微组织的影响。结果表明:适量稀土Ce元素的加入,可以显著细化铸态树枝晶间距、"类珠光体"团及一次碳化物M_7C_3,改善铸态"类珠光体"形貌,减少一次碳化物数量;显著细化锻态奥氏体晶粒尺寸。当Ce含量过高,铸态"类珠光体"团粗化、一次碳化物数量增加;锻态奥氏体粗化。Ce元素含量0.011%≤w(Ce)≤0.015%时,21-4N钢的铸态"类珠光体"团尺寸小、形状球化,一次碳化物细小且数量增加;锻态奥氏体晶粒细小。     

微量稀土Ce对金合金铸态组织及其硬度的影响

文中研究了微量稀土元素Ce在金合金中的分布情况,观察了稀土元素Ce不同添加量对金合金铸态组织及其硬度的影响.研究发现:在添加Ce的金合金中,Ce部分固溶,部分作为异质点Ce-Si化合物存在,基本没有Ce的偏聚;添加0.075?金合金铸态组织就可以达到较好的晶粒细化效果,分析其作用机理是添加Ce的金合金以高熔点的Ce-Si化合物和氧化物作为异质点,起到异质晶核的作用而细化组织;在低于Ce的金合金固溶度时,铸态合金的硬度随Ce含量增加而升高,过量Ce对金合金的铸态硬度影响不大;利用时效处理,能显著地提高金合金的硬度,Ce主要强化机制在于固溶强化.     

稀土Ce在微合金钢冶炼连铸过程的应用

通过对钢液中Ce及其化合物的标准生产吉布斯自由能绝对值的对比,获得Ce加入到钢液后的稳定化合物类型及其变化规律;阐述了采用KR+BOF+LF+RH+CCM工艺路线生产稀土钢时,未加入稀土炉次与加入稀土Ce炉次,稀土含量在钢液中的变化情况及其对钢液中w[S]、钢水洁净度的影响。     

原始组织对304L超低碳奥氏体不锈钢等径角挤压变形的影响

304L超低碳奥氏体不锈钢由25kg真空感应炉冶炼,用透射电镜(TEM)研究了该钢铸态组织200℃等径角挤压变形(ECAP)后组织演变和铸态组织1道次ECAP+1150℃1.5 h,AC处理(固溶组织)再进行ECAP后的组织。结果表明,304L钢铸态组织1道次ECAP变形过程中主要的变形机制为滑移变形,同时出现少量的孪晶变形;304L钢固溶组织在ECAP变形过程中孪晶变形数量急剧增加,孪晶和滑移共同进行,细化原始晶粒组织演变。     

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。     

高钛耐磨钢凝固组织中TiC析出相表征

通过一系列不同厚度的模具浇铸得到不同凝固冷却速率的铸坯,采用腐蚀法结合计算机辅助设计(Creo Parametric)技术重构了高钛耐磨钢中液析TiC在基体中的三维形貌,利用OM和SEM对液析TiC的二维和三维形貌进行对比分析,借助TEM和SAXS研究了凝固冷速对TiC析出的影响。结果表明:液析TiC在空间中的三维形貌以片层状和枝晶状为主,液析TiC的二维形貌可通过截取不同角度的三维形貌获得,二维微观组织中的链状颗粒TiC在三维空间中实际上为树枝状TiC。随着凝固冷却速率增大,实验钢铸态组织细化,二次枝晶间距从161℃/min时的90.5μm减小到1 354℃/min时的37.8μm;液析TiC在铸态组织枝晶间分布,随着凝固冷却速率增大,实验钢中TiC的尺寸细化,液析TiC和亚微米级与纳米级TiC的平均尺寸分别从161℃/min时的7.06μm和121.9 nm减小到1 354℃/min时的3.51μm和65.1 nm。提高凝固冷速可以显著细化液析TiC尺寸、改善其分布均匀性,从而为最终产品中TiC的细化和均匀化提供良好的初始组织条件。     

稀土渣系电渣重熔H13钢铸锭的成分、组织及夹杂物特征

稀土(RE)微合金化是开发高品质模具钢的重要手段之一。采用稀土渣系结合电渣重熔实现H13钢铸锭的稀土添加,重点对比研究了稀土氧化铝渣系和氧化铝渣系所制备H13钢铸锭的成分、组织及夹杂物特征,揭示了稀土氧化铝渣系对于H13钢铸态组织的稀土改性作用及机制。结果表明,采用稀土氧化铝渣系或稀土氧化钙渣系均可制备稀土质量分数约0.01%的H13钢铸锭,并分别将S质量分数从电极(原料)的0.01%降低至铸锭的0.005%和0.002%。稀土氧化铝渣系的H13钢铸锭中晶界处有稀土La富集,晶内分布尺寸1～2μm的近球形稀土硫氧化物La_2O_2S(与基体具有4.7%的较低界面错配度)。相比氧化铝渣系,稀土氧化铝渣系将H13钢铸态组织的二次枝晶平均尺寸从109.6μm减少到84.9μm,液析碳化物和夹杂物平均尺寸从5.1μm减少到3.1μm,从而改善稀土H13钢铸态组织的均匀性。     

Ce对IF钢显微组织和力学性能的影响

采用向IF钢中添加微量Ce元素的方法,研究不同Ce含量对IF钢组织和性能的影响。借助于金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和万能拉伸试验机等检测手段,对添加Ce的IF钢的显微组织、夹杂物和力学性能进行了表征和分析。结果表明,IF钢中加入微量Ce可明显改善钢的显微组织,晶粒得到细化,且随着Ce含量的增加,分布更加均匀;同时钢中夹杂物得到变性,由原来多边形的Al2O3和TiN复合夹杂转变为椭球状或球状的含Al、Ti的稀土复合夹杂。钢中Ce含量达到0.0042%时,其抗拉强度、屈服强度、延伸率及洛氏硬度比未加Ce的IF钢分别提高了44%、37%、13%和59%。     

稀有金属在Fe-X二元合金凝固细化中的溶质作用

对于铸钢、无相变的高合金铁素体或奥氏体钢,通过细化凝固组织改善综合性能异常重要。铸态轻合金的晶粒细化受溶质作用影响明显,但对于铁基合金来说,细化剂的溶质作用还有待深入研究。针对溶质为几种典型稀有金属的铁基二元合金,采用在铸态轻合金中成功应用的描述溶质作用的生长抑制因子理论模型,利用Fact Sage软件系统的Phase Diagram模块计算Fe-X系二元合金相图,进而计算不同溶质元素的Q值,探讨Fe基二元合金中几种典型稀有金属溶质原子对凝固组织细化的作用。结果表明,溶质为Ti,Zr,V,Nb,La,Ce的Fe-X二元合金系中,Q值由大到小的顺序依次为:Ti,Zr,Ce,La,Nb,V,理论上意味着在凝固组织细化中溶质作用由强到弱也呈这一顺序。研究结果能够为深入搞清通过变质剂细化钢的凝固组织的作用机制提供新的思路和一定的理论依据。     

Fe--22Mn--0.7CTWIP钢的热塑性与断裂机制

基于Gleeble-1500热力模拟试验机测定了Fe-22Mn-0.7C TWIP钢和Q235钢700~1300℃范围内的静态拉伸行为.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针微区分析等技术表征两钢种不同温度下的变形特征和断口形貌.通过分析基体化学成分、相体积分数、晶粒尺寸、凝固缺陷等因素探讨TWIP钢铸态热塑性的变化规律及其影响机制.研究结果表明,Fe-22Mn-0.7C TWIP钢700~1250℃范围内的铸态抗拉强度高于Q235,而其断面收缩率低于40%,且断口均以沿枝晶间断裂方式为主.晶粒细化和控制溶质显微偏析有利于提高TWIP钢热塑性,与基体均质性改善有关.此外,增加应变速率TWIP钢拉伸强度和断面收缩率同时增大.      

稀土Ce对取向硅钢铸坯及热轧态组织的影响

文章介绍了稀土Ce对取向硅钢铸坯组织及热轧态组织的影响。采用冷酸低倍及光学显微镜观察有无稀土铸坯及热轧态组织,对比分析稀土的作用。结果表明,稀土Ce可以改善取向硅钢铸坯组织,增加等轴晶比例,细化部分柱状晶。稀土Ce作为第二相粒子,起到钉扎作用,热轧时阻止晶粒过度长大,细化晶粒,使再结晶晶粒增多。     

Ti对中碳锰钢铸坯表面纵裂纹的研究

37Mn2钢属于裂纹敏感性较强的中碳锰钢,生产过程中发现部分铸坯上下表面中间部位存在严重的表面纵裂纹,采用微Ti处理后铸坯表面纵裂纹明显减少.本文通过低倍、金相显微镜、透射电镜(TEM)等实验技术,研究了微量元素Ti对37Mn2钢铸态组织和性能的影响.结果表明,Ti可以显著改善37Mn2钢的铸态组织和性能,减少铸坯表面纵裂纹.     

Ce对Q420钢焊缝力学性能影响的研究

为改善Q420钢应用在输电铁塔制造中焊接接头裂纹产生倾向大、接头韧性不足的问题,通过药皮向焊缝组织中过渡不同含量的Ce,利用金相显微镜、扫描电镜等仪器,对不同Ce添加量的条件下Q420钢焊接接头力学性能和显微组织做了研究。研究结果表明,3%添加量的CeO_2,能够促进铁素体的形成,减小焊缝夹杂物的尺寸,降低夹杂物的数量,净化焊缝组织,细化、球化焊缝组织,显著提高了Q420钢焊缝力学性能,尤其是冲击韧性。     

Ce和Bi元素对纯铝晶粒细化能力的研究

在铝中添加适量的细化剂可大大改善铝的力学性能、加工性能以及外观质量,但Al-Ti-B和Al-Ti-C细化剂均存在一些不足,为了开发效果更好的晶粒细化剂,本文研究了Ce和Bi元素对纯铝晶粒的细化效果.通过组织观察和能谱分析发现,单独加入Ce或Bi元素,对纯铝没有明显晶粒细化作用;联合加入时,对纯铝有一定的细化作用,而且Ce和Bi元素不存在Cr,Mn等原子的毒化作用,这是由于Ce和Bi原子发生包晶反应生成的高熔点化合物CeBi可作为异质核心,从而使铝的晶粒得到细化,当Ce/Bi比为32时,对铝的晶粒细化效果最佳.     

稀土亚微米氧化物对低碳钢组织和性能的影响

组织细化是提高钢材性能的重要手段,氧化物冶金是细化组织的一种重要方法,研究了在超声波下,向低碳钢Q235中添加亚微米Ce O2粉体,用SEM观测了钢材的铸态和轧态组织,并测试了其硬度。结果显示外加Ce O2亚微米粉体可以细化低碳钢铸态组织,使晶粒平均尺寸由120μm降到30μm;珠光体含量逐渐增加,珠光体片间距也由0.57μm降低到0.11μm;随着Ce O2粉体加入量增加,Q235硬度增加,当Ce O2的加入量为0.7%时,显微硬度提高133.4%。     

稀土Ce对X100管线钢组织及耐腐蚀性能的影响

以X100管线钢为研究对象，在实验室条件下采用真空感应炉熔炼不同稀土Ce含量的试验钢，通过扫描电子显微镜、蔡司金相显微镜、电化学工作站以及X射线衍射仪研究了Ce对X100管线钢组织及耐腐蚀性能的影响。结果表明，Ce的加入使X100钢中MnS、Mn-Si-Al-O夹杂变性成Ce_xO_y、Mn-Si-Al-O-Ce夹杂，尺寸由4μm左右增大到10μm左右。Ce对X100试验钢显微组织具有明显的细化作用，在0～0.004 9%范围内，试验钢组织随着Ce含量的提高逐渐细化。Ce的加入能够提高试验钢的腐蚀电位，降低其腐蚀电流密度，在3.5%NaCl溶液浸泡28 d条件下，试验钢腐蚀电流密度由未添加Ce时的4.634 7 mA/cm²降低至Ce含量为0.004 9%时的3.778 4 mA/cm²,Ce含量为0.004 9%时的试验钢表现出较好的耐腐蚀性能。另外，Ce的加入能够有效提高腐蚀产物中α-FeOOH和Fe₃O₄的含量，增强对钢基体的保护作用，有利于提高试验钢的...     

稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理

为研究稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理,首先需研究稀土分别与铜、磷,钛的相互作用。本文用固体电解质电池定氧、低温无水电解及等离子发射光谱等测试手段,研究了Fe-Cu-Ce,Fe-P-Ce,Fe-Ti-Ce溶液体系在1600℃平衡时溶质元素的相互作用规律。得到1600℃铁液中铈分别与铜、磷、钛相互作用系数e_(Ce)~(Cu)、e_(Ce)~P、e_(Ce)~(Ti);观察到铈不与铜、磷、钛生成金属间化合物,而与微量氧、硫生成Ce_2O_2S型化合物;得到1600℃时反应Ce_2O_2S=2[O]+2[Ce]+[S]的平衡常数K。用金相和岩相显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法研究了稀土对09CuPTi(RE)钢的脱氧、脱硫作用、对夹杂物球化变性作用、提高力学性能的机理、以及稀土在该钢中的固溶量,并通过室内加速腐蚀试验研究了09CuPTi(RE)钢的耐大气腐蚀机理,得到了稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理。     

稀土在09CuPTi（RE）钢中的作用机理

为研究稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理,首先需要研究稀土分别与铜、磷、钛的相互作用。本文用固体电解质电池定氧、低温无水电解及等离子发射光谱等测试手段,研究了Fe—Cu—Ce,Fe—P—Ce,Fe—Ti—Ce,溶液体系在1600℃平衡时溶质元素的相互作用规律。得到1600℃铁液中铈分别与铜、磷、钛相互作用系数e_(ce)~p、e_(ce)~(Ti);观察到铈不与铜、磷、钛生成金属间化合物,而与微量氧、硫生成Ce_2O_2S型化合物;得到1000℃时反应Ce_2O_2S=2[O]+2[Ce]+[S]的平衡常数K。用金相和岩相显微镜、扫描电镜、电子探针及X射线衍射等方法研究了稀土对09CuPTi(RE)钢的脱氧、脱硫作用、对夹杂物球化变性作用、提高力学性能的机理、以及稀土在该钢中的固溶量,并通过室内加速腐蚀试验研究了09CuPTi(RE)钢的耐大气腐蚀机理,得到了稀土在09CuPTi(RE)钢中的作用机理。     

Ce对00Cr17Mo不锈钢组织及硬度的影响

在00Cr17Mo铁素体不锈钢中加入Ce,通过冶炼、锻造、热处理,制备成含Ce量不同的00Cr17Mo不锈钢试样,对试样进行显微组织观察、夹杂物分析及硬度的测量,研究Ce对00Cr17Mo不锈钢组织及硬度的影响。结果表明,在试验范围内,当Ce含量小于0.24%时,Ce加入到钢中不仅可以细化晶粒、净化晶界,同时能变质夹杂,在组织中形成含Ce的椭球状稀土化合物,减少夹杂物引起的应力集中,当Ce含量为0.0021%时,净化晶界和变质夹杂的效果最好。00Cr17Mo不锈钢的硬度随Ce含量的增加呈先增加后减小的趋势,当Ce含量为0.0021%时硬度最高。     

Ce改善含铜砷钢高温氧化与热裂行为研究

利用热重法、光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和Gleeble-3800热/力模拟试验机研究了Ce含量对含铜砷钢高温氧化性的影响规律及其改善钢热裂的效果。氧化动力学及氧化层形貌分析表明,950℃～1050℃氧化时实验钢遵循氧化初期直线段氧化完后抛物线的氧化规律,1100℃与1150℃由于氧化层分离为双直线段氧化规律。随着Ce含量增加,氧化增重量逐渐减少,氧化激活能增加,氧化膜晶粒细化,含铜砷钢抗氧化性增强。元素面扫描及模拟热压缩实验分析表明,不含Ce的实验钢1050℃下氧化时铜砷富集量最多且有沿晶界浸润的富铜砷相,其热裂也最为严重;而随Ce含量的增加有效减少氧化层与基体界面处的铜砷富集并改善含铜砷钢热裂。氧化激活能增加、Fe₂SiO₄层和含砷稀土夹杂物的形成是稀土Ce改善含铜砷钢高温氧化与热裂性的原因。