奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒。为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆。利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异。结果表明,随着奥氏体化温度从1250 ℃增加至1400 ℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6 μm 增加至279.8 μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350 ℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5～3 μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理。奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加。      

冷却速度对Ti脱氧钢中针状铁素体形成的影响

观察了不同冷速下获得的Ti脱氧钢的显微组织,并用能谱仪分析了夹杂物的化学成分.结果表明,在500～800 ℃,以8～15 ℃/s的速度冷却,钢中会有针状铁素体析出.氧化物冶金钢中的Ti-Al复合夹杂物诱导针状铁素体形核并促进感生形核,针状铁素体互相交织,从而产生细化组织的效果.     

Al、Ti处理对低合金钢焊接粗晶区组织的影响

研究了Al、Ti处理对低合金钢焊接粗晶区组织的影响.研究发现:用Al处理时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物和细小的TiN.Al的氧化物和TiN不能促进晶内铁素体的形成,焊接粗晶区主要由粗大的晶界铁素体和平行排列的侧板条铁素体组成.用Ti处理时,钢中形成大量的Al、Ti、Mg、Ca复合氧化物夹杂,其颗粒大小为0.5～3.0 μm,同时还有一定量细小的Ti的氮化物.复合Ti的氧化物具有促进晶内针状铁素体形核的能力,焊接粗晶区主要由晶界铁素体、少量的侧板条铁素体和大量的晶内针状铁素体组成.随焊接热循环高温保温时间增长,晶界铁素体粗大,侧板条铁素体数量减少.相变区的冷却速度减慢,晶界铁素体数量增多,针状铁素体的尺寸显著增大.     

超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的研究进展

论述了超纯铁素体不锈钢夹杂物控制的热力学,着重于脱氧、TiN析出、尖晶石夹杂物形成及钙处理的热力学研究。介绍了VOD炉内夹杂物行为的数学模拟研究,分析了超纯铁素体不锈钢中夹杂物引起的产品缺陷、夹杂物形成规律及特征,指出TiN或Ti(CN)容易在MgO、Al2O3-MgO、Ti2O3基体上析出,形成包裹型复合夹杂物。最后提出了今后开展超纯铁素体不锈钢夹杂物研究的几点建议。     

钢中铝对钛氧化物及针状铁素体形成的影响

通过热力学计算及实验,研究了Al含量对含Ti钢中的夹杂物和凝固组织的影响.研究发现:ω(Al)＞0.003%时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物,该类夹杂物不能促进针状铁素体的形成,组织由平行排列的侧板条铁素体组成.ω(AI)＜0.003%时,钢中形成大量的Ti、Al、Ca、Si、Mn复合氧化物夹杂,其颗粒小于3μm.复合Ti的氧化物具有促进针状铁素体形核的能力,组织由大量的针状铁素体组成.     

钛稳定超纯铁素体不锈钢硅铝复合脱氧的试验研究

 为改进超纯铁素体不锈钢的脱氧工艺,提高夹杂物控制水平,在硅钼高温电阻炉内对钛稳定超纯铁素体不锈钢的精炼过程进行了试验研究。结合热力学计算,研究了不同Si、Al含量(质量分数,下同)比值的硅铝合金的脱氧效果,以及脱氧、钛合金化和钙处理后钢中典型夹杂物的组成和形貌及粒度分布。结果表明：钢中初始氧含量相近的条件下,硅铝合金复合脱氧的钢中酸溶铝、全氧量与纯铝脱氧结果相近。硅铝复合脱氧后钢中夹杂物主要为(MgO-)Al2O3-SiO2复合脱氧产物。钛合金化后夹杂物的类型主要为Al2O3-MgO-(SiO2)-TiOx复合夹杂物和TiN。钙处理后的夹杂物主要为球形的MgO-Al2O3-CaO-SiO2-TiOx类复合氧化物。采用硅铝合金复合脱氧比纯铝脱氧钢的夹杂物的总数量、总面积和平均粒径均要小。     

钛脱氧钢中针状铁素体的形成

通过实验研究了钢中加钛脱氧后针状铁素体的形成及夹杂物的变化。对实验钢的化学成分、组织变化、析出相成分、钢中氧含量及夹杂物尺寸进行了分析。实验证明,在钢中加钛处理后,钢中产生了大量的以钛氧化物或钛铝等复合氧化物为核心的针状铁素体,钢的组织明显细化,随着钛加入后孕育时间的延长,钢中夹杂物的尺寸变小,孕育时间存在最佳值。     

Ce/Ce-Zr夹杂物诱导高强船板钢中针状铁素体形核行为的研究

研究了FH40高强船板钢经稀土合金化处理后夹杂物诱发铁素体的变化行为,利用扫描电子显微镜（SEM）和能量衍射谱（EDS）等手段观察分析了钢中稀土夹杂物的形貌特征以及诱发形成IAF的行为机制。研究结果表明：经Ce或Ce-Zr复合处理后,稀土复合夹杂物形状得到球化,且均能诱发针状铁素体形成;单独Ce处理形成的Al-Ce-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为可用贫Mn区机制和惰性基底机理解释,而Ce-Zr复合处理形成的CeZr-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为只能用贫锰区机制解释。     

夹杂物对低合金钢点蚀诱发敏感性的影响

为了进一步提高低合金钢的抗点蚀性能,采用Ti/Al脱氧及Ca处理工艺熔炼并轧制制备了试验钢。利用场发射扫描电镜及能谱仪(SEM-EDS)、电化学极化试验及浸蚀前、后夹杂物的原位观测,研究了不同脱氧工艺钢中夹杂物在模拟海水介质中诱导点蚀的行为。结果表明:与Al脱氧钢相比,Ti脱氧钢中形成了富含Ti Ox、数量更多、尺寸更细小的夹杂物,有利于Mn S的局部分散析出,降低其诱发点蚀的危害,采用Ti脱氧工艺有助于提高钢的抗点蚀性能;Mn S诱发点蚀的能力强于氧化物夹杂,点蚀优先在Mn S夹杂与基体的界面处及夹杂物曲率半径小的区域萌生;降低夹杂物的腐蚀活性应该以调控夹杂物的组成为基础,其次优化夹杂物的形貌(球形化),在微米级范围内,夹杂物尺寸对点蚀诱发的影响最小。     

钙处理对成品无取向硅钢夹杂物特性的影响

通过取样检测结合热力学计算,分析了钙处理对成品无取向硅钢中夹杂物特征及硫化物夹杂的析出机制的影响。结果表明,钢中尺寸大于3μm的有害夹杂物主要是AlN、MgO-SiO_2、CaO-Al_2O_3-SiO_2类复合夹杂物及其与MgS、MnS、CaS的复合析出物。钙处理钢中没有检测到单独的Al_2O_3、SiO_2及铝酸钙类夹杂物。钙处理钢中形成的液态3CaO·Al_2O_3、MgO·SiO_2和Al_2O_3夹杂物被精炼渣吸收,改性去除了钢中大尺寸Al_2O_3夹杂物。钙处理钢中尺寸大于3μm的氧化物夹杂主要是含CaO和(或)CaS的Al_2O_3-SiO_2类夹杂。硫化物在MgO-SiO_2类氧化物表面的析出有利于其形貌趋于规则。钢中不同形貌的AlN夹杂物呈多尺度分布,钙处理对大尺寸AlN的析出特性影响不大。氧硫化物及其与AlN复合析出并定向长大的过程,与其晶体结构有关。氧化物夹杂的硫容量决定了其与硫复合的难易程度。钙处理钢中CaS在氧化物表面呈局部包裹析出和局部吸附析出。     

Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜、透射电镜对Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为进行了研究。结果表明：在Ti-Al复合脱氧钢熔炼试验中,通过采取钢熔化后先加碳、硅、锰、铌进行预脱氧,再加铝进行脱氧,最后再加钛进行终脱氧的脱氧合金化处理方式,钢中产生的夹杂物主要为Ti-Al复合夹杂物或Ti-Al-Mn等复合夹杂物,夹杂物尺寸为1-3μm,分布比较均匀。这些分布较均匀的细小夹杂物引起了周围钢组织的高密度位错,诱导了大量晶内针状铁素体的形成,细化了钢的组织,提高了性能。     

镁处理对低碳微合金钢中夹杂物和凝固组织的影响

以低碳微合金钢HR60为研究对象,探讨了镁处理对钢中夹杂物变性以及凝固组织的改善作用。研究得到如下结论:镁处理对车轮钢中Al_2O_3具有显著的变质作用,当钢中Mg质量分数为0.002 6%时,夹杂物变质充分,基准钢中Al_2O_3+Mn S夹杂物变质为Mg O·Al_2O_3+Mn S或Mg O·Al_2O_3+Mn S+(Ti,Nb)(C,N)夹杂物;镁处理后钢中夹杂物平均粒径减小,数量显著增多,尺寸小于2μm的夹杂物数量占60%以上,细小夹杂物在钢中呈弥散分布;试验钢经过镁处理后,铸态组织由"多边形铁素体+珠光体"演变为"多边形铁素体+珠光体+针状铁素体"混合组织,针状组织在一定程度上细化了凝固组织;理论计算表明,降低钢液与夹杂物之间的界面能,减小夹杂物与钢液之间的润湿角(θ),是镁处理钢中夹杂物细化的重要原因。     

镁对X120管线钢夹杂物的作用

 运用热力学计算了X120管线钢中氧化镁及其复合夹杂物在钢液中的析出条件,以X120管线钢酸溶铝目标质量分数0.025%为例,0.00046% 0.0033%,钢中将有MgO生成。在X120管线钢的成分下,w(［Ti］)=0.016%时,w(［Mg］)=00008%就可以生成2MgO·Ti2O3复合夹杂。微镁处理的X120管线钢中的夹杂物全部是细小的含镁复合氧化物或是含镁氧化物与硫化物的复合夹杂。镁处理钢中的夹杂物小于2 μm的占85%,2~5 μm的占14.5%,5~10 μm的夹杂物仅有0.5%,看不到大于10 μm的夹杂物,大大优于钙处理钢。     

白云鄂博矿铌钛资源冶炼BT700L钢合金化工艺研究

通过FactSage热力学软件计算和实验室25 kg真空感应炉冶炼BT700L汽车大梁钢,探讨精炼渣对馄 钛合金化的影响规律,并研究稀土貿钛复合合金的加入对钢组织、夹杂物、析出物的影响。结果表明,55%CaO~ 25%Al₂O₃ ~ 15%SiO₂ ~5%MgO,碱度为3.7的精炼渣更加适合BT700L汽车大梁钢的冶炼。添加该精炼渣后,钢水中的Ti和渣中的SiO₂反应,Si被还原进入钢中,钢中Ti含量减少,Si含最提高;实验钢的铸态组织由铁素体和少量贝氏体组成;稀土的加入降低了钢中夹杂物的数量和尺寸,并使钢中析出物更加弥散细小。     

钙处理对稀土在大线能量焊接HAZ中作用的影响

 为了探明钙处理对稀土改善C-Mn钢焊接HAZ韧性作用的影响,利用Gleeble模拟了热输入为339 kJ/cm的焊接热循环过程,对比研究了稀土处理钢和Ca-稀土处理钢焊接HAZ中夹杂物、显微组织和低温冲击韧性差异,分析了钙对稀土在HAZ中作用的影响规律,发现钙处理能促进稀土改善HAZ低温冲击韧性。钙能使稀土处理钢HAZ中的夹杂物从稀土氧化物复合夹杂转变为稀土-Ca的复合夹杂,平均尺寸从1.5增大到2.2 μm,长宽比从1.5减小到1.4,夹杂物总量降低。虽然钙对稀土处理钢HAZ中晶内针状铁素体的含量影响不大,但钙能增强稀土对HAZ原奥氏体晶粒粗化的抑制作用,Ca-稀土处理钢HAZ原奥氏体晶粒尺寸比稀土处理钢小。热输入为339 kJ/cm时,钙处理能使稀土处理钢HAZ低温冲击韧性明显提高。     

IF钢中含Ti夹杂物的衍变规律

系统研究了Ti-IF钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌,揭示了含Ti夹杂物的衍变规律.热力学分析和实验结果表明：在IF钢冶炼过程中无TiN生成,含Ti夹杂物的存在形式是以TiO₂为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂：而在连铸凝固过程中,由于钢液温度降低和元素的偏析作用,TiN夹杂以异质形核的方式生成.IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al₂O₃颗粒和存在中间过渡层的TiN—Al₂TiO₅-Al₂O₃复合夹杂物,其形核长大过程是[Al]、[Ti]和[O]先在细小的Al₂O₃颗粒上反应生成一层Al₂TiO₅,然后TiN在Al₂TiO₅表面形核长大.根据连铸过程和铸坯中含钛夹杂物的研究得出,Ti-IF钢铸坯中TiN夹杂难以去除,但是可以使其变性以实现对钢中含钛夹杂物的控制.     

Ti、Nb微合金化Q345B钢板夹杂物和析出物分析

用电子探针和透射电镜对厚规格Ti、Nb微合金化Q345B钢板中夹杂物和析出物进行了观察分析,结果表明,Q345B钢板中的夹杂物主要是锰、钙的氧化物和硫化物以及它们的复合夹杂物,氧化物大多呈球状或椭球状,硫化物多数呈长条状;析出物主要是铌和钛及其化合物,钛主要以TiN的形式存在,呈方形或矩形;铌主要以尺寸较大的碳氮化物存在,以椭圆形为主,析出在奥氏体晶内、晶界上。     

X80钢高韧性焊缝中夹杂物及析出物分析

采用高韧性焊丝进行了含Nb X80钢气体保护焊和埋弧焊,分析了焊缝金属冲击断口中的夹杂物种类及尺寸.焊缝中的夹杂物主要含Ti、Ca、Si、Al及Mg等,气体保护焊缝夹杂物尺寸一般小于0.8 μm,而埋弧焊缝的则明显增大,均不含Nb,焊缝表现出氧化物冶金特性.对埋弧焊接头进行热变处理,新发现焊缝中形成了含Nb纳米级析出物及个别不含Nb的核壳夹杂物.这些杂夹物、析出物弥散分布于针状铁素体晶内及晶界,发挥了晶粒细化作用.     

非调质钢中钛氧化物冶金行为

通过热力学计算及实验,研究了含钛汽车用非调质钢在液态和凝固过程中含钛夹杂物的析出规律.研究表明,通过调整非调质钢中O,Al和Ti的含量,可以控制夹杂的形态和尺寸,从而得到细小、弥散非金属夹杂物作为针状铁素体的形核核心,细化钢的组织,提高钢的强度和韧性.     

Mg-Al-Ti系氧化物冶金工艺夹杂物控制的热力学分析

开展低铝含量海工钢氧化物冶金研究,扩大海工钢成分调整范围,促进诱导针状铁素体形核的有效夹杂物生成,对改善大线能量焊接热影响区韧性具有重要应用潜力。以EH420钢为研究对象,利用FactSage热力学软件,进行钢液-夹杂物平衡热力学计算,系统分析了Mg-Al-Ti脱氧体系与氧含量耦合变化对钢中夹杂物析出类型、析出条件、析出量的影响,并设计试验进行验证,为实际大线能量焊接用EH420海工钢的目标夹杂物控制提供理论指导。结果表明,控制钢中Mg、Al、Ti含量分别在0.002 0%水平、0.008 0%～0.010%、0.010%～0.020%时,当T.O.含量在0.003 0%水平,析出Mg-Al-Ti-O复合夹杂物+MgO夹杂物;当T.O.含量在0.006 0%水平时,单独析出Mg-Al-Ti-O复合夹杂物。