SWRH 92A帘线钢中异相形核TiN复合夹杂析出机制

摘要：高碳帘线钢中析出的非金属夹杂物如钛夹杂,对钢材疲劳强度影响巨大。系统分析过共析帘线钢中钛夹杂的析出行为对控制夹杂物形成及产品质量提升尤为重要。结合形核理论以及热力学耦合模型,对SWRH 92A帘线钢盘条存在的Al2O3 TiN复合夹杂物的形成机制进行了研究。结果表明：TiN夹杂在钢液凝固进程凝固分数约为0.866(温度为1457K)时开始析出;凝固前期Ti、N偏析比基本相当,然而当凝固接近结束时Ti的偏析比明显大于N,分别为6.059和2.367×10-6。TiN夹杂物形成过程中,其异相形核功小于均相形核功,异相形核半径大于均相形核半径,并且形核功与形核半径变化曲线在1457K时均达峰值。呈球形形态的Al2O3夹杂在TiN析出之前就已经析出,并且尺寸较小的Al2O3将被推动至凝固前沿被TiN捕获并以此为核心析出长大最终形成Al2O3 TiN复合夹杂。     

含Ti齿轮钢中TiN夹杂析出热力学及其控制

为了控制试验钢中TiN夹杂的析出,对TiN生成反应进行了热力学分析。结果表明,钢液在液相线温度以上不会自发生成TiN夹杂,在钢液凝固过程中,由于Ti、N元素在凝固前沿的富集,使得TiN夹杂的生成反应得以进行。在实际生产当中,为了减少TiN夹杂在两相区内的析出,应在控制钢中Ti、N含量的基础上,再适当加强连铸二冷速率,使钢液快速通过两相区(1 728～1 878 K)。同时,根据Scheil方程计算得到,试验钢在凝固过程中不析出TiN夹杂的条件为将钢中的钛氮浓度积控制在7.04×10-5以下。     

含钛中碳钢中钛氧化物析出热力学分析

摘要：以含钛中碳钢为研究对象,从热力学的角度分析了含钛中碳钢中钛氧化物析出行为,结果表明：浇注温度为（1535±10）℃且钢中溶解氧含量大于0.003%（质量分数,余同）时,低钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3,生成TiO2、TiO夹杂的可能性较小;高钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3、TiO2和TiO夹杂;同时钢中的溶解Ti能够还原钢中的SiO2、MnO、Cr2O3夹杂物并生成TiO2夹杂;低钛中碳钢中不会生成TiC、TiN、TiS和Ti4C2S2夹杂;高钛中碳钢中可能会生成TiN和Ti4C2S2夹杂。对于低钛中碳钢,控制钢中较低的溶解氧含量（<0.002%）,对于高钛中碳钢,控制钢中较低的溶解氧含量（<0.0007%）及较少的Cr2O3、MnO、SiO2夹杂数量,可有效抑制含钛中碳钢中高熔点含钛夹杂物的生成,实现中碳钢低成本钛合金化及相关连铸工艺开发。     

碳含量对帘线钢凝固析出TiN夹杂的影响

对含碳量(质量分数)分别为0.72%、0.82%和0.95%的帘线钢凝固析出TiN夹杂进行热力学研究,结果表明:碳含量对于不同强度级别的帘线钢中TiN夹杂的析出有着明显的影响.随着帘线钢碳含量增加,凝固前沿温度逐渐降低,析出TiN夹杂所需的氮钛活度积也逐渐下降.在相同的钢液初始Ti、N含量条件下,较高碳含量的帘线钢中析出的TiN夹杂尺寸会大于较低碳含量帘线钢中析出的TiN夹杂尺寸.为了控制超高强度级别的过共析帘线钢中TiN夹杂的析出对帘线钢加工性能的有害影响,必须通过冶炼工艺进一步降低钢液中的钛、氮含量.     

SAPH440钢凝固过程中TiN析出模型

通过凝固过程偏析模型和热力学计算,建立了含钛微合金钢在液态及凝固过程中TiN的析出模型.模型计算表明SAPH440钢液相中TiN没有析出,凝固过程中在固相率fs为0.65时TiN开始析出,TiN的析出抑制了钛和氮的晶间偏析.通过调整微合金钢中氮和钛含量,配合连铸工艺,可以控制TiN的析出时机,减小对钢性能的危害.     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...     

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.      

20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的特征与分布

为了研究含钛齿轮钢中TiN夹杂物的析出与控制,利用扫描电镜对20CrMnTi齿轮钢两个端淬试样中TiN夹杂的分布与形貌进行了观察,通过夹杂物自动分析系统统计了试样中TiN夹杂的尺寸、数量,建立了数学模型,对试样中TiN夹杂的析出与长大进行了计算。结果表明,较高钛含量的试样凝固过程中TiN析出更早,析出量也更大,由于析出了更多数量的TiN夹杂,从而使得析出TiN夹杂的最终尺寸更小,当TiN夹杂的数量密度由37.28增加为58.65个/mm2时,TiN平均尺寸由2.33减小为1.49 μm。通过在凝固过程中为TiN夹杂提供充足数量的氧化物颗粒作为析出核心,提高异质形核率,从而增大TiN的析出数量,就可以降低析出TiN的整体尺寸,这为含钛齿轮钢中TiN夹杂物的控制提供了一种新的思路。     

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。     

含铈IF钢中含钛夹杂物的析出行为

通过热力学计算研究了IF钢中含钛夹杂物的形成过程以及铈对钢液中Al2O3夹杂物的变质机理,并采用扫描电镜、能谱仪观察和分析了IF钢和含铈IF钢中的含钛夹杂物。热力学计算和扫描电镜观察结果表明:TiN不能在熔炼温度下形成;在IF钢液凝固的过程中TiN以异质形核的形式生成并长大,生成TiN-Al2O3夹杂物;在含铈IF钢中TiN-Al2O3夹杂物被稀土铈变质为TiN-CeAlO3夹杂物,稀土铈减小了含铈IF钢中含钛复合夹杂物的尺寸。     

09CuPTiRE钢连铸板坯表面纵裂分析和改进工艺实践

09CuPTiRE耐候钢(%:≤0.12C、0.06～0.12P、≤0.020S、0.25～0.50Cu、≤0.03Ti、0.01～0.04RE) 180mm×1200mm板坯由80t转炉-钢包吹氩-板坯连铸机生产。通过控制Cu/Ti≤20、P含量≤0.11%、RE含量0.01%～0.03%,使用09CuPTiRE钢专用保护渣,结晶器液面波动≤10mm,减少二冷配水量15%等工艺措施,使09CuPTiRE钢板坯纵裂发生率由15%降至0.5%。     

铝、钛复合脱氧钢凝固过程中氧化物的析出行为

促进细小弥散氧化物粒子的析出是提高焊接热影响区韧性的有效手段。通过Al-Ti-O热力学计算,从理论上分析了铝、钛复合脱氧凝固过程中氧化物的析出规律,提出了Ti2O3在凝固前沿形成的热力学条件。试验结果表明,重点对铝、钛加入量和过程氧活度进行控制,可以得到细小的Ti2O3及其复合析出物粒子。对析出物的形貌、尺寸和分布进行...     

09CuPTiRE钢耐候性能及腐蚀过程研究

通过浸渍干湿循环加速腐蚀试验 ,采用失重法测量年蚀率 ,SEM观察腐蚀产物的表面形貌和断面形貌 ,XRD测定腐蚀产物的物相组成 ,电化学阻抗谱仪测定锈层的交流阻抗谱 ,研究了0 9CuPTiRE耐候钢与Q2 3 5、鞍钢耐候钢和日本耐候钢三种参比钢的耐候性能及腐蚀过程 .结果表明 :0 9CuPTiRE钢的耐候性能显著优于Q2 3 5钢 ;Q2 3 5钢锈层为一层网状、疏松且有大量纵向交错裂纹和孔洞的锈层 ,而 0 9CuPTiRE及另两种耐候钢的锈层分内外两层 ,外层与Q2 3 5钢锈层相似 ,内层均匀、连续、致密 ;Q2 3 5钢的腐蚀过程受活化控制 ,即受控于金属离子进入溶液的速度 ,而0 9CuPTiRE钢的腐蚀过程既受活化控制 ,由于保护锈层的存在还受氧的扩散控制 .     

HP295钢中非金属夹杂物形成的热力学分析

针对HP295钢,采用热力学计算预测了冶炼和凝固过程中夹杂物的组成,同时,用扫描电镜（SEM）及能谱仪（EDS）对夹杂物的形貌和成分进行分析．结果表明：采用硅锰脱氧时,钢液中形成的夹杂物主要为鳞石英（SiO2）、锰铝榴石（3MnO·Al2O3·3SiO2）、莫来石（3Al2O3·2SiO2）和刚玉（A1203）等4类,且随【Al】含量提高或[01含量降低,夹杂物逐渐从鳞石英为主向刚玉为主转变,[A1]〈1×10^-6时主要为鳞石英,a[O]〈3×10^-3时则以刚玉为主;凝固过程析出夹杂物的组成与[Al]、[O]含量有关,1550℃时,当n[O]〉115．6×10^-5及[A1]〈4．5×10^-6时析出鳞石英,当口【O】〈115．6×10^5及[A1]〈10．5×10^-6时析出莫来石,当[A1]〉10．5×10^-6时析出刚玉;1510℃时,当a[01〉75．2×10^-5及[Al]〈3．51×10^-6时析出鳞石英,a[O]〈75．2×10^-5及[A1]〈8．18×10^-6时析出莫来石,[A1]〉8．18×10^-6时析出刚玉;另外,当3钢中有[Ca]存在时,凝固时可能析出钙斜长石甚至假硅灰石,析出物的成分及数量与钙的活度有关．热力学计算预测结果与扫描电镜分析结果基本一致,表明该热力学计算方法是可行的．     

连铸过程铌钛微合金钢中第二相复合析出模型

针对连铸过程铌钛微合金钢中第二相在固液两相区和奥氏体内的复合析出行为,通过近似处理建立了多元第二相复合析出的热力学模型,并利用模型研究了X80,E36,J55钢中第二相的析出行为。结果表明:在凝固过程不同的Ti/N摩尔比对液相中Ti,C,N元素的变化影响显著,先析出的第二相对后析出的第二相影响显著,成分高低的差异不但导致第二相析出量的不同,而且也导致析出相种类的不同,碳氮化物在析出的过程中C,N元素摩尔分数的变化受析出温度和钢中元素含量的影响。     

连铸喂RE丝工艺对09CuPTiRE-A铸坯及带钢质量影响的研究

介绍了鞍钢生产的09CuPTiRE-A热轧带钢的成分控制及各合金元素在该钢中的作用,阐述了连铸喂RE丝工艺及其对09CuPTiRE-A耐大气腐蚀热轧带钢连铸坯和带钢表面质量及性能的影响.介绍了该钢的生产工艺以及在现有工艺条件下的各项性能.     

稀土元素在洁净重轨钢中存在状态的热力学模型研究

建立了可以定量描述洁净稀土重轨钢凝固过程中成分偏析与夹杂物析出的耦合热力学模型,经文献验证,模型具有较高精度。通过模型分析了稀土加入量对洁净钢中夹杂物的析出规律与稀土存在状态的影响。得出在洁净重轨钢中加入稀土可以变质钢中MnS、Al₂O₃夹杂;钢中首先析出稀土氧硫化物(或稀土铝酸盐),其次是稀土硫化物,最后是稀土氮化物;在同一稀土加入量条件下,固溶La的量要大于固溶Ce的量。     

Precipitation and Solid Solution of Titanium Carbonitride Inclusions in Hypereutectoid Tire Cord Steel

The properties of titanium carbonitride Ti(C_xN_(1-x))inclusions precipitated during solidification of tire cord steels and the thermodynamic conditions for their decomposition and solid solution during billet heating were investigated using a thermodynamics method.The solid solution of Ti(C_xN_(1-x))inclusions during high-temperature heating was also studied experimentally.The results revealed that:(1)the higher the content of carbon in the tire cord steel is,the greater the value of xin the Ti(C_xN_(1-x))inclusions is;(2)the higher the content of carbon in the tire cord steel is,the earlier the Ti(C_xN_(1-x))inclusions precipitated during the solidification process and the lower the solidification front temperature is during precipitation;(3)when an 82 Asteel sample was heated to 1 087℃,the Ti(C_xN_(1-x))inclusions possess the thermodynamic conditions of decomposition and solid solution;and(4)when 82 Asamples were heated to 1 150 and 1 250 ℃,the total number of Ti(C_xN_(1-x))inclusions larger than 5 μm in diameter decreased by55.0% and 70.3%,respectively.In addition,although smaller inclusions with diameter less than 2 μm continued to decompose when the sample was heated at 1 250℃for 2 hand then cooled to 1 000℃in the furnace,the number of inclusions larger than 5 μm in diameter increased.