湿H2S环境下16MnR钢氢鼓泡的试验研究与数值模拟

采用宏观检查、光学显微镜和扫描电镜等试验方法对16MnR钢LPG球罐在湿硫化氢环境下发生的氢鼓泡进行了取样分析，结果表明，氢鼓泡的产生与钢中沿带状珠光体分布的长条型MnS夹杂物密切相关。采用有限元软件ABAQUS，开发了氢扩散的有限元计算程序和多裂纹扩展技术，对氢向MnS夹杂扩散聚集引起氢鼓泡的行为进行有限元模拟，得到了扩散氢浓度随时间的分布以及氢鼓泡形貌。MnS／基体界面处应力集中，在湿H2s环境中，氢向界面扩散聚集，产生巨大氢压，使材料发生塑性变形，产生氢鼓泡。带状MnS夹杂物的数量越多、夹杂物越长、氢浓度越高，材料产生氢鼓泡敏感性越大。     

X80M钢热轧板卷冲击性能不合格的原因分析

采用力学性能试验、化学成分分析、金相检验、能谱分析及冲击断口形貌观察等方法,分析了X80M钢热轧板卷冲击性能不合格的原因。结果表明:冲击性能不合格是因为板卷中存在严重的带状组织,该组织是以板条马氏体为主的脆性组织,存在明显的锰、硅元素偏析,它是冲击时的起裂源;带状组织中存在较多铌和钛的碳氮化物夹杂物,夹杂物呈方形,最大尺寸达到13μm,进一步降低了冲击韧性;解决或减轻带状组织的最有效手段是在板卷生产时减少或消除铸坯中的枝晶偏析程度。     

转炉-炉外精炼-连铸生产的含硫非调质易切削高强度钢的切削性能

对转炉-炉外精炼-连铸生产的含硫非调质易切削高强度钢的切削性能进行了研究,用扫描电镜对钢中夹杂物以及切削性能提高的原因进行了分析。结果表明：纺锤形MnS及其以Al2O3、SiO2为核心的MnS复合型夹杂物是材料切削性能获得提高的主要原因。     

09CuPTiRE钢中夹杂物的研究

通过电子探针和金相显微镜，对09CuPTiRE耐大气腐蚀钢中夹杂物进行了研究一结果表明：①符合新铁标要求的夹杂物是保证钢板性能基本稳定的主要原因；②存在一些主要组成为SiO2 Al2O3 FeO CeO2(CeS．LaS) MnS TiN TiS的大尺寸复合夹杂物；⑧稀土元素加入较少致使少量长条状MnS存在。     

H13钢压铸模具的失效分析

利用光学显微镜、扫描电镜、硬度仪、冲击试验机等对铝合金成形用H13钢压铸模具的早期失效原因进行了分析。结果表明:该模具的失效形式为整体脆断,其主要原因是模具钢中存在较为严重的带状偏析、非金属夹杂物、液析碳化物等组织缺陷,同时热处理工艺也不合理;非金属夹杂物和液析碳化物周围在热应力及机械力作用下形成了裂纹,而带状偏析和不合理的热处理工艺降低了模具的冲击韧性,使得裂纹迅速扩展,最终导致了模具的早期失效。     

列车缓冲器弹簧淬火开裂原因分析

某列车缓冲器弹簧在淬火后出现了纵向裂纹;利用化学成分分析、硬度检测、断口分析、夹杂物和显微组织分析等手段对弹簧淬火开裂原因进行了分析。结果表明:原材料组织中的带状偏析和沿轧制方向分布数量多且粗大的非金属夹杂物是弹簧淬火开裂的主要原因;夹杂物和带状偏析造成材料组织和性能均匀性变差,粗大的非金属夹杂物成为裂纹源,在组织应力的作用下,促进裂纹形成并迅速扩展成为沿轧制方向分布的淬火裂纹。     

显示及鉴别钢中非金属夹杂物的新方法

钢中非金属夹杂物,严重地影响钢的质量。因此,研究钢中非金属夹杂物,对控制产品质量是很重要的。而显示鉴别钢中非金属夹杂物又是研究钢中非金属夹杂物的前提。为此我们进行了(1)用电解抛光法显示钢中非金属夹杂物;(2)用硫化物薄膜沉淀法及硝酸银溶液处理法鉴别钢中硫化物夹杂的试验。     

钢轨铝热焊缝的微观缺陷种类和形成机制

通过扫描电镜观察铝热焊接钢轨焊缝拉伸和冲击断口的断口形貌及能谱对缺陷进行成分分析,研究了使用中合格的铝热焊缝的微观缺陷的种类和形成机制。结果表明:微观缺陷主要包括微孔和夹杂,其中微孔由微气孔和微缩孔组成,夹杂物按形态和尺寸分为团簇状夹杂、锥状夹杂、粒状夹杂、积聚物夹杂、丝状夹杂和混合形夹杂。夹杂物的形成原因主要为硫磷含量过高形成偏析物;氧或硅含量过高形成氧化物或硅酸盐;操作工艺不当造成铝热剂熔化不完全形成铁、硅夹杂。     

45热轧圆钢顶锻开裂原因分析

对45热轧圆钢室温顶锻试验中出现的裂纹进行了研究,分析了表面缺陷、变形温度、变形量、显微组织、夹杂物等对顶锻开裂的影响.结果表明:引起室温顶锻开裂的直接原因是钢中存在大量脆性氧化铝和塑性硫化物非金属夹杂物,该夹杂物沿轧制方向不均匀分布,对拉伸性能影响不大,但对顶锻开裂有较大的影响,特别是当夹杂物处在变形鼓形区附近时;脆性夹杂物造成应力集中,塑性夹杂物形成空洞,使夹杂物和基体界面处容易形成裂纹源,进而在应力作用下不断扩展并最终开裂;原始片状珠光体组织及热轧后的热应力加剧了夹杂物开裂倾向.     

Ti对低合金高强钢大热输入焊缝夹杂物的影响

对不同Ti质量分数的低合金高强钢气电立焊焊缝夹杂物进行对比分析,并研究焊缝夹杂物数量、分布、类型对焊缝组织的影响。结果表明,当Ti质量分数由0增加至0.028%~0.038%范围内时,夹杂物得到有效细化,尺寸小于2μm的夹杂物比例大幅度提高,促进了针状铁素的形核。当Ti过量时,小于2μm的夹杂物比例迅速降低,贝氏体转变成为主导。夹杂物中心以氧化物为主,外层包裹物为MnS。随着Ti质量分数的增加,夹杂物中Mn、Si等元素减少,Al、Ti、O质量分数增加,夹杂物中心的氧化物以MnO、SiO2、Al2O3、MgO的次序逐渐转移至边缘,最终被TixOy取代。此过程中,夹杂物由Mn-Si-O转变为Ti-Mn-Al-O,最后转变为Ti-Al-O,并且对于针状铁素体形核而言,完成了无效夹杂物-有效夹杂物-无效夹杂物的转变。     

渣系中MgO含量对镁铝铁合金脱氧H13钢中夹杂物的影响

采用CaO-MgO-Al2O3-SiO2-CaF2渣系的精炼渣,研究了渣系中MgO含量对镁铝铁合金脱氧H13钢中夹杂物密度、尺寸和成分的影响。结果表明:采用质量分数5%MgO精炼渣精炼后,钢中的夹杂物最少,密度为55.62个·mm-2,夹杂物尺寸均小于8μm;当MgO的质量分数低于或高于5%时,夹杂物数量都较多,都含有尺寸为8~10μm的大型夹杂物;当精炼渣中MgO的质量分数为0时,钢中夹杂物主要为MgO·Al2O3和Al2O3-SiO2,当精炼渣中MgO的质量分数为5%,8%和12%时,钢中的夹杂物分别主要为MgO·Al2O3和Al2O3-SiO2、MgO·Al2O3和Al2O3-SiO2-CaO、MgO·Al2O3和Al2O3-SiO2-CaO-MgO;通过热力学数据计算得到的与钢中镁、铝相对应的氧化物稳定区图与试验得到的A类夹杂物的成分一致。     

铝合金熔炼用“DSG”除渣除气剂

目前国内的铝合金熔炼大多采用氯盐如ZnCl_2、C_2Cl_8等熔剂对铝液进行除气处理。这些物质加入铝液时产生HCl和AlCl_3等有害气体,严重污染环境和损害工人身体健康,且仅有除气作用。氮气除气作用较好,无污染,但易于在铝液中形成AlN等非金属夹杂物。近年来有些单位研制和生产了一些无毒精炼剂。这类熔剂主要由N_2NO_3和石墨组成,加入铝液时激烈沸腾,氧化严重,铝合金铸件中Al_2O_3杂质增多,且只具有除气作用。国外铝合金的熔炼大多采用复合(联合)工艺去除铝台金的夹杂物及气体。如英美采用的“FILD”法,即通N_2与活性熔剂过滤相结合的工艺去除夹杂物和气体。也有采用以N_2为载体与熔剂一起对铝液     

CeF3对自保护药芯焊丝熔敷金属中夹杂物和韧性的影响

详细研究了CeF3对自保护药芯焊丝熔敷金属中非金属夹杂物尺寸和分布的影响.结果表明,熔敷金属中的主要非金属夹杂物是AlN和Al2O3.药芯中加入CeF3能够细化夹杂物和降低大尺寸夹杂物的数量,加入适量的CeF3能够提高熔敷金属的低温冲击韧度.稀土改变夹杂物在熔敷金属中的尺寸和分布主要是与夹杂物在熔敷金属凝固时的上浮行为有关,稀土能促进大颗粒夹杂物的上浮.     

多夹杂物对重载铁路钢轨疲劳寿命的影响

非金属夹杂物容易引起钢轨疲劳损伤,为了探究非金属夹杂物特征参数对重载钢轨疲劳性能的影响规律,文中采用ABAQUS有限元软件建立重载钢轨分析模型,对外载荷作用下含夹杂物钢轨的应力状态进行仿真计算,通过FE-SAFE疲劳仿真软件对含多夹杂物钢轨进行疲劳寿命预测。结果表明：相比于软质塑性MnS夹杂物,硬质脆性Al₂O₃夹杂物对钢轨最大应力的影响更大;夹杂物位于钢轨的高应力区时,在外部载荷作用下,曲线段钢轨的最大应力大于直线段钢轨的最大应力;相邻夹杂物相距临界距离时,多夹杂物水平分布时比其垂向分布时对钢轨应力的影响更大,且随着相邻夹杂物距离变小,钢轨基体的最大应力变小;相邻多夹杂物会使钢轨疲劳寿命骤减,含4个相邻夹杂物的钢轨比含2个夹杂物钢轨的疲劳寿命短。     

45钢中非金属夹杂物的鉴别

钢中的非金属夹杂物对钢的质量影响很大,钢中不同类型的夹杂物对钢的性能的影响也不同,在实践中必须区分开不同类型的夹杂物。 我厂生产的曲轴是用45钢经锻打成形的,金相分析时发现其中有一条粗大的非金属夹杂物,初看时,发现夹杂物太大,不敢肯定夹杂物的性质。为了     

粉末高温合金等温锻造过程非金属夹杂物的变形特征

采用人工加入陶瓷夹杂物的方法,研究了FGH96粉末高温合金中SiO2、混合物两种非金属夹杂物在等温锻造前后的特征,研究表明,非金属夹杂物在等温锻造的过程中发生了一定的变形,夹杂物沿变形方向被压扁。SiO2与基体存在一定的反应过渡区,变形量大时会发生破碎,碎块随着变形金属的流动而被拉开;混合夹杂物的形状极不规则,整个夹杂物位于几个粉末颗粒的交界处,严重破坏了基体的连续性。     

轴承钢生产过程中夹杂物控制的研究进展

分析了轴承钢中夹杂物的类型及其来源,讨论了国内轴承钢冶炼过程中夹杂物控制存在的问题;轴承钢中最有害的夹杂物是大尺寸的以脱氧产物Al2O3为核心的复合氧化物或氧硫氮复合物。合理控制初炼炉终点碳含量、选择合适的脱氧剂提高脱氧能力或使夹杂物变性、优化精炼渣成分提高其吸收夹杂物的能力、优化熔炼工艺减少大尺寸夹杂物并改善其在钢中的分布是当前降低轴承钢中氧化物夹杂的主要措施。指出了钢中夹杂物控制技术的发展方向。     

钛与铌微合金化Q345C钢显微组织与力学性能的对比

对比研究了钛和铌微合金化Q345C钢的显微组织及力学性能。结果表明:两种试验钢均具有较高的屈服强度、良好的延伸性和低温冲击韧性,钛微合金化钢的延展性和低温冲击韧性更好,强度略低;两种钢的组织均由铁素体和珠光体组成,晶粒度均为9~11级;钛微合金化钢中的夹杂物主要为MnS和少量Ti4C2S2,析出物是尺寸为50~250nm的TiN,强化机制主要为细晶强化;铌微合金化钢中的夹杂物主要为MnS,析出物是尺寸为20~100nm的Nb(C,N),强化机制主要为细晶强化和沉淀强化。     

换热器螺栓断裂分析

采用宏观观察,化学成分分析,扫描电镜断口观察和能谱分析,显微组织检验等方法对断裂的钣式换热器螺栓进行分析。结果表明:钣式换热器螺栓断裂的原因由于原材料的中心区域存在较密集的条带状成分偏析和非金属夹杂物,并在成分偏析和夹杂物条带上存在横向微裂纹,导致在组装拧紧力的作用下,微裂纹迅速扩展致断。     

基于扫描电镜对S355J2G3钢板微观结构的研究

在室温至零下60℃之间,对S355J2G3钢板进行冲击实验,然后利用扫描电镜、能谱仪和光学显微镜等测试手段分析其冲击断口的微观形貌、夹杂物成分和显微组织。比较试样正火前后冲击韧性的变化,以及夹杂物和带状组织对冲击断裂行为的影响。结果表明：硫化锰夹杂物和带状组织均严重降低S355J2G3钢板横向的冲击韧性。正火处理能显著改善S355J2G3钢板横向的冲击韧性,但对其纵向冲击韧性的提高作用很小。