稀土对A572.Gr65钢夹杂物及低温冲击性能的影响

为了研究不同含量混合稀土(Ce/La)对A572.Gr65钢低温冲击性能的影响,对A572.Gr65钢在-40 ℃和-60 ℃下进行低温冲击试验,并使用OM观测显微组织,利用SEM结合EDS观测夹杂物及断口形貌并检测其化学成分。结果表明,稀土可以明显变质A572.Gr65钢中夹杂物,将不规则的Al₂O₃和Al₂O₃-CaO夹杂物变质为球状稀土夹杂物;夹杂物尺寸由5 μm减小至不足2 μm。加入稀土后钢的低温冲击性能有明显提升,当稀土含量达到0.0057%时,-40 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的317.4 J升至343.6 J,提升了8.2%;-60 ℃冲击吸收能量由未添加稀土的288.0 J升至328.1 J,提升了13.9%。     

淬回火对10Cr5MoVRE钢组织性能的影响及其第二相析出行为

以10Cr5MoVRE钢为研究对象,对轧态及淬回火(QT)态试样组织性能进行对比研究,利用TEM和能谱仪对QT态试样析出物进行观察分析。力学性能检测结果表明,QT态试样获得了较好的强韧性配比,相较于轧态试样,QT态试样伸长率提高了93.8%,0 ℃条件下的冲击吸收能量提高了6倍以上。借助SEM观察的轧态及QT态10Cr5MoVRE试验钢低温冲击断口形貌,轧态试样的低温冲击断口形貌为脆性解理断裂,QT态的为韧性韧窝断裂。借助OM观察分析,轧态试样组织为粒状贝氏体而QT态为回火索氏体。QT态10Cr5MoVRE钢第二相析出物的TEM观察分析结果表明,碳化物析出相主要是碳化钒、碳化钼及碳化铬形成的复合相,显微夹杂物析出相则是Al₂O₃、MnS、Ca₃(PO₄)₂及稀土化合物等组成的复合夹杂物。     

Mg对X80管线钢夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响

在实验室条件下,对X80钢进行了镁处理和热处理试验,分析了镁对钢中夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,镁处理后,钢中钙铝酸盐类夹杂物含量减少,MgO·Al₂O₃夹杂物含量增加。Mg含量进一步增加,钢中会形成MgO夹杂物,导致MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物含量减少。镁处理对钢中硫化物、碳化物和氮化物的类型和含量影响不大。镁处理可使钢中小尺寸夹杂物数量增加,夹杂物尺寸平均值减小。镁处理X80钢热处理后,钢中夹杂物主要为尺寸小于1 μm的MgO·Al₂O₃,具有钉扎晶界的作用,从而使镁处理后试样的奥氏体晶粒尺寸明显减小。     

保温时间对U75V重轨钢中夹杂物的影响

通过真空感应炉冶炼U75V重轨钢,在箱式电阻炉中将试样加热到1100 ℃,分别保温30、60、90 min,使用扫描电镜对夹杂物进行分析。结果表明,未经热处理的试验钢中,夹杂物类型主要有3种,分别为MnS、Al₂O₃及MnS-Al₂O₃夹杂物。长条状MnS夹杂物随保温时间的延长有分裂趋势,保温90 min时,MnS夹杂物平均圆形度为1.86,与未经热处理的试样相比,圆形度降低了1.52。Al₂O₃夹杂物在保温30、60 min时,形态、大小变化不大,但数量减少,保温90 min时,部分Al₂O₃夹杂物尖锐棱角发生钝化,圆形度略微减小。试样经1100 ℃均热处理后,复合夹杂物增多,随着保温时间的延长,MnS-Al₂O₃夹杂物中MnS和Al₂O₃成分分布发生变化,外层的Al₂O₃有向内部运动的趋势,保温90 min时,夹杂物内部Al₂O₃富集,外包裹层中Al₂O₃含量极低,MnS-Al₂O₃夹杂物逐渐形成以Al₂O₃为核心,MnS外层包裹的复合型夹杂物,从而减小了对钢基体的损伤。     

精炼渣成分对42CrMo钢洁净度的影响

为了研究不同精炼渣对42CrMo钢中洁净度和夹杂物数量、尺寸的影响,采用渣-钢平衡试验和FactSage热力学理论研究了CaO-Al₂O₃-SiO₂-MgO四元渣系对42CrMo钢中洁净度和夹杂物控制的影响规律。结果表明,当初渣碱度(CaO/SiO₂的质量比)和钙铝比(CaO/Al₂O₃的质量比)分别为5和1.8时,能将钢中T.[O]质量分数降至7.5×10^-6,同时夹杂物尺寸控制良好,均小于8μm,在该渣系条件下,42CrMo钢的精炼效果最好;研究还表明,钢中夹杂物成分受渣系影响较大,特别是钢中夹杂物Al₂O₃含量受渣中Al₂O₃活度影响较大,Al₂O₃活度高的精炼渣渣系去除夹杂物Al₂O₃的能力弱,导致此精炼渣系下钢中夹杂物Al₂O     

稀土对L360管线钢低温冲击性能的影响

工业化生产L360RE管线钢,研究了微量稀土对L360钢中夹杂物变质以及热轧组织和低温冲击性能的影响。结果表明,L360管线钢中添加0.0062%的稀土,可使O、S含量显著降低,钢液的洁净度显著提高;夹杂物种类由MnS夹杂物和Al₂O₃-CaO复合夹杂物转变成含稀土的RE₂O₂S夹杂物,且大尺寸的长条状或不规则形状的夹杂物转变为小尺寸的球状夹杂物;晶粒尺寸减小,显微组织细化;室温至-60℃的横向冲击能量均增加。-60℃下,L360RE管线钢的横向冲击吸收能量较L360管线钢提高了19.2%。     

稀土Y对TWIP钢力学性能的影响机理

利用GNT系万能试验机和Sigma 300场发射扫描电镜研究了稀土Y对TWIP钢(22Mn-1.5Al-0.6C)力学性能及夹杂物的影响。结果表明,添加稀土Y后,试验TWIP钢的强度和韧性均有提高,抗拉强度由725 MPa提高到752 MPa,屈服强度由290 MPa提高到312 MPa,冲击吸收能量由178.9 J提高到207.7 J,而硬度和断后伸长率则小幅降低。稀土Y细化了TWIP钢晶粒,且钢中MnS、Al₂O₃以及MnS+AlN复合夹杂改性成Y₂S₃、Y₂S₃+Y₂O₃、AlN+Y₂S₃夹杂。夹杂物分析结果显示,大部分夹杂物的数量和尺寸都有明显的减小,有利于试验钢综合力学性能的提高。     

铝脱氧含硫钢结瘤现象的分析

对某厂铝脱氧含硫QC40钢的结瘤现象进行了分析研究,取样分析了浸入式水口内壁的结瘤物,并对棒材夹杂物进行了分析。经扫描电镜及能谱分析发现结瘤物分为两层结构,靠近水口内壁层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和低熔点CaO-Al₂O₃;第二层的结瘤物主要是MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS。棒材中的夹杂物主要为MgO·Al₂O₃、高熔点CaO-Al₂O₃和CaS夹杂物。分析认为出现这种结瘤现象的原因是CaS属于高熔点夹杂物,但其和钢水的润湿角为87°（小于90°）,属于和钢水润湿性较好的夹杂物,而MgO·Al₂O₃和高熔点CaO- Al₂O₃与钢水的接触角均大于90°,属于高熔点且与钢水润湿性差的夹杂物,因此出现了CaS夹杂物仅能在第二层结瘤的现象。利用FactSage软件对铝脱氧含硫钢的钙处理工艺进行了理论优化,认为通过优化钙处理工艺,减少二次氧化等措施,能够减少乃至杜绝浸入式水口的结瘤行为。     

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。     

高级别X100管线钢的韧性和显微组织

通过OM、SEM、冲击和落锤试验研究了高级别X100管线钢的显微组织、冲击和落锤断裂性能。结果表明,终冷温度为400 ℃时,试验钢具有更好的显微组织、冲击韧性和落锤断裂性能。400 ℃终冷试验钢组织均匀,LB、GB和M/A组元细小,原始奥氏体被LB板条束分割细化;终冷温度提高至520 ℃,试验钢组织均匀性变差,GB和M/A组元粗化,LB对组织的分割细化作用减弱。落锤断裂过程中,原始奥氏体晶界(PAGB)、LB和AF改变裂纹扩展方向,提高止裂性能。冲击试验温度降低,400 ℃终冷试验钢冲击吸收能量(E)、裂纹形成能(E₁)、韧性扩展能(E₂)和脆性裂纹扩展能(E₃)变化不大。表征材料韧脆倾向的－60℃冲击(E₂+E₃)/E₁值为2.83,呈韧性断裂;520 ℃终冷试验钢E、E₁、E₂和E₃逐渐降低,－60 ℃冲击(E₂+E₃)/E₁值为0.95,呈脆性断裂。     

钇基稀土对高强船板钢夹杂物及低温冲击性能的影响

采用扫描电镜(SEM)和能谱仪(EDS)等分析方法,研究了钇基稀土含量对EH36高强船板钢夹杂物和低温冲击性能的影响。结果表明,EH36钢中添加适量稀土能够显著提高钢材的低温冲击性能。钢中稀土含量为0.018%(质量分数)时,-40 ℃横向冲击性能提高了59.4%,-60 ℃横向冲击性能提高了65.7%。低温冲击断口形貌由无稀土钢样的解理断面转变为韧窝断口,韧窝底部的细小球状稀土复合夹杂物对裂纹扩展起到缓冲作用,阻碍了裂纹的扩展。同时,稀土可以将EH36钢中长条状Al₂O₃-CaO-MnS夹杂物变质为细小的类球状稀土夹杂物,夹杂物粒径从约5 μm细化到3 μm以内。     

Ag-CuO-Al2O3复合钎料空气反应钎焊SOFC及服役性能

选用纳米Al₂O₃颗粒作为增强相,成功开发了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料,并将其应用于空气反应钎焊固体氧化物燃料电池(SOFC)组件. 对复合钎料的空气反应钎焊工艺进行研究,在1 050 ℃/30 min工艺条件下实现了SOFC电池片与铝化不锈钢连接体的无缺陷连接,分析了接头两侧界面连接特征以及纳米Al₂O₃增强相在连接过程中的演化行为. 对焊后接头进行高温服役性能测试,探究了接头组织和性能在高温氧化(空气)和还原(H₂-50H₂O-N₂)气氛中的演化规律. 结果表明,铝化不锈钢的Al₂O₃保护层对不锈钢基体起到了良好的保护作用,避免了不锈钢基体在连接以及高温服役过程中的性能衰减,在确保接头组织稳定性中发挥了关键作用. 系统分析了高温服役过程对接头气密性的影响,综合评定了Ag-CuO-Al₂O₃复合钎料空气反应钎焊SOFC组件的适用性.     

大型精轧支撑辊疲劳断裂失效分析

某单位1580生产线精轧支撑辊在轧制过程中突然发生断裂,为查明失效原因,利用光学显微镜、拉伸、冲击试验机以及扫描电镜对轧辊材料显微组织、力学性能、断口形貌、起裂源位置进行了综合分析。结果表明,精轧支撑辊芯部材料为球墨铸铁,其组织主要由珠光体、棒状渗碳体、球状石墨及聚集在石墨周围的牛眼状铁素体构成。组织洁净度较差,夹杂物主要为球状Al₂O₃-MgO-SiO₂、Al₂O₃-MgO、Al₂O₃氧化物,尺寸集中在10～15 μm。支撑辊断口呈现典型旋转弯曲疲劳断口特征,裂纹源区位于轧辊内部且为多源起裂,断口内部呈现典型“鱼眼”特征,“鱼眼”区中最大夹杂物直径3 mm,为球状Al₂O₃-MgO-SiO₂。裂纹源最大拉应力30 MPa。裂纹在夹杂物周围萌生时其裂纹尖端最大应力强度因子为1.385 MPa·m^1/2,大于内部起裂裂纹扩展门槛值,因此裂纹在夹杂物与基体界面处形核。裂纹扩展至“鱼眼”区之外时,裂纹在应力作用下快速扩展并汇聚形成一条长裂纹,最终导致轧辊发生瞬断。