37Mn5钢中显微夹杂物的特征研究

对某钢厂生产的37Mn5钢种各工序中全氧、氮含量及显微夹杂物含量分布进行了分析。结果表明,LF精炼后,钢中全氧含量比静吹前降低30.52%,显微夹杂物含量降低16%,LF精炼效果明显;根据示踪实验,铸坯中含La元素夹杂物占52.54%,含Ce元素夹杂物占71.18%,含K、Na的显微夹杂物占65.65%,转炉出钢、中间包及结晶器浇注过程中均存在卷渣;浇注过程存在严重的二次氧化。做好保护浇注、提高浇注水平是提高37Mn5钢质量的重要手段。     

Ce对00Cr17不锈钢冲击韧性及475 ℃脆性的影响

利用冲击试验、扫描电镜和透射电镜观察研究了不同稀土Ce含量对00Cr17钢冲击韧性及475 ℃脆性的影响.结果表明,随着钢中Ce含量的增加,00Cr17钢的横向和纵向冲击韧性均先增加后减少,在含0.02%Ce时最大.冲击韧性的改善是由于稀土Ce的加入改变了钢中非金属夹杂的形貌和类型.随着475℃时效时间的增加,不同Ce含量的00Cr17钢的冲击韧性均逐渐减小,并最终趋于零,呈现完全脆性断裂.但在475℃时效时间小于196 h时,含Ce钢的冲击韧性高于不舍Ce的钢,即减缓00Cr17钢的475 ℃脆化速度,这是由于稀土Ce的加入抑制了钢中α'相的析出.     

稀土La和Ce对25CrMoVB钢夹杂物的影响

用扫描电镜及能谱仪观察和分析不同La和Ce含量的25CrMoVB钢中夹杂物形貌和成分。结果表明,随着加入La、Ce含量的增加,钢中的长条形MnS夹杂逐渐被改性,最终变成小尺寸球状的稀土硫氧化物;同时钢中的硅酸盐、氧化铝夹杂也被改性成稀土夹杂。但La、Ce加入过量时,钢中会出现较大尺寸的复合夹杂。     

合金元素对铝合金带筋机械构件拉伸和冲击性能的影响

在Al-1Mg-0.6Si-0.3Cr铝合金带筋机械构件中添加不同含量的合金元素铟In和铈Ce,并进行了拉伸性能和冲击性能的测试与分析。结果表明:添加合金元素In和Ce,有助于改善铝合金带筋机械构件的拉伸性能和冲击性能。合金元素In和Ce含量分别优选为0.5wt%和0.4wt%。与不添加合金元素In相比,添加0.5wt%In时,试样的抗拉强度提高15%、屈服强度提高25%、断后伸长率提高28%、冲击吸收功提高41%。与不添加合金元素Ce相比,添加0.4wt%Ce时,试样的抗拉强度提高17%、屈服强度提高18%、断后伸长率提高30%、冲击吸收功提高22%。与不添加In和Ce的构件相比,复合添加0.5wt%In和0.4wt%Ce后,构件的抗拉强度增大35%、屈服强度增大47%、断后伸长率增大67%、冲击吸收功增大73%。     

稀土Ce对T91耐热钢组织及力学性能的影响

对不同稀土Ce加入量的T91耐热钢进行室温拉伸和冲击性能测试,采用SEM和EDS进行组织观察和断口研究。结果表明,加入稀土Ce能细化晶粒,改变钢中夹杂物的形貌和大小,从而有效改善T91钢的强度与韧性;韧窝中形成的细小球状稀土硫氧化物夹杂是力学性能转变的主要原因;稀土对改善室温冲击性能作用显著,稀土Ce含量在0.0020%时,试样室温冲击性能最佳。     

Ce、Cu合金化高强高效无取向硅钢中的夹杂物和析出相分析

设计并制备了含Cu和Ce的高强高效无取向硅钢。通过热力学计算、FactSage和JmatPro相图计算以及扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)和能谱仪(EDS)等研究了不同Cu含量的含Ce无取向硅钢中夹杂物和析出相粒子性质。结果表明：Ce的添加降低了试验钢中富Cu析出相的开始析出温度。Cu含量不仅影响富Cu析出相的尺寸、数量而且影响其形态，如1.24%Cu含量的钢中富Cu析出相尺寸细小、呈球状，2.24%Cu含量的钢中富Cu析出相尺寸较大且出现短棒状形态。Ce的添加改变了AlN、Al₂O₃等夹杂物的形态和尺寸，使夹杂物变性，降低了夹杂物对试验钢磁性能的有害影响。     

铈对S32750超级双相不锈钢低温冲击性能的影响

通过夏比冲击和示波冲击方法分析了两种Ce含量S32750超级双相不锈钢在20~－100 ℃范围内的冲击吸收能量及能量构成差异,利用Aspex自动扫描电镜分析仪、SEM、EDS研究了Ce对钢中夹杂物的改性行为及冲击断裂行为的影响。结果表明:高Ce试验钢的抗低温冲击断裂性能明显优于低Ce试验钢,前者韧脆转变温度相较后者下降16 ℃;Ce的添加使得试验钢－80 ℃冲击吸收能量提高45 J,其主要源于裂纹扩展能W_p的提升(76%)。冲击断口形貌观察和夹杂物分析结果显示,低Ce试验钢在－80 ℃冲击断口表现为完全解理断裂;相较于低Ce试验钢,高Ce试验钢中Al₂O₃夹杂显著减少,多为改性后的铈铝氧复合夹杂;硬脆Al₂O₃夹杂数量的减少有效改善了钢的冲击性能。     

稀土Ce对非调质钢中硫化物特征及微观组织的影响

通过稀土Ce微合金化手段,采用SEM、EDS和ASPEX等手段对不同Ce含量的非调质钢中的夹杂物形貌、数量和尺寸以及实验用钢的显微组织进行了表征,结合Thermo-Calc热力学软件对含Ce硫化物夹杂的形成过程进行了分析,并通过三维原子探针（3DAP）对晶界和相界面处的元素分布进行表征。结果表明,Ce在1800℃与S结合形成Ce₃S₄夹杂,1480℃转变为Ce₂S₃夹杂,1480℃以下形成Ce₂S₃为内核,Ti₄C₂S₂和Mn S包覆生长的复合夹杂物;添加Ce元素的实验用钢中90%以上的夹杂物的长径比小于2.5;Ce含量为0.019%（质量分数）时,实验用钢的组织最细,平均晶粒尺寸为4.17μm。3DAP的结果证明了Ce在晶界和相界处存在明显偏聚,阻碍了C扩散,抑制晶粒长大,另外,高温区形成的细小弥散含Ce夹杂物提供了形核质点,2者共同作用细化了非调质钢的组织。     

AEZ611镁合金挤锻复合成形组织与性能的演变

研究了含1wt%Ce的混合稀土的AEZ611镁合金在挤锻复合成形过程中组织与性能的变化。结果表明:加入1wt%Ce混合稀土后,铸态AZ61组织中β相明显减少,Ce与Al结合生成高熔点、高稳定性的Al4Ce稀土相,呈针状或规则块状分布于晶界或晶粒内部;挤压预变形使针状或块状相破碎,铸态组织细化,大量黑色点状相呈条带状分布于晶粒的内部;在模锻成形过程中,试样长度方向不变,合金呈单向流动,消除了挤压态中纤维组织,破碎的Al4Ce稀土相阻碍晶粒或亚晶粒长大,弥散分布于基体内,合金强度进一步提高;但在不同温度下的拉伸试验表明:合金随温度提高力学性能下降,尤其高于130℃时,力学性能下降较快;断口形貌由解理断裂转变为韧性断裂。     

Ti、B微合金化42CrMo钢的组织与性能

用感应炉冶炼了Ti、B微合金化的42CrMo钢,分析了热处理试样的组织及性能变化。结果表明,Ti、B微合金化细化了42CrMo钢的晶粒和组织,提高了材料的回火稳定性。Ti、B微合金化显著提高了42CrMo钢的强硬度和塑韧性。其中42CrMoTiB-2钢具有最佳的综合力学性能,该钢的Ti、B含量分别为0.09wt%和0.003wt%。     

稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢组织及力学性能的影响

研究了稀土元素Ce及热处理对过共析轨钢中夹杂物、微观组织形貌及力学性能的影响规律。结果表明,热处理促进稀土Ce在界面偏聚,充分发挥Ce细化珠光体片间距、净化强化晶界及变质细化脆性夹杂的微合金化作用,并使相变过程充分进行,最终获得均匀连续的精细珠光体片层结构。Ce细化热处理过共析轨钢中珠光体片间距细化至87 nm,细化率高达43.8%,同时细化长条状MnS-MgO夹杂并变为近球状稀土夹杂物,使过共析轨钢获得最佳力学性能,抗拉强度可达1378 MPa,硬度达380 HBW,断面收缩率提高至23.95%,拉伸断口呈现韧性断裂特征。     

应用稀土氧化物冶金技术改善高强钢焊接性能

在高强钢中加入5×10~(-6)和23×10~(-6)稀土Ce,研究了Ce对焊接热影响区冲击韧性、微观组织、原奥氏体晶粒以及焊接接头断口形貌的影响与机理。钢中含Ce量为5×10~(-6)时,能在镁铝夹杂物外围生成少量CeAlO_3夹杂物,但不能完全改性镁铝夹杂物,当Ce添加量达到23×10~(-6)后,Ce能够完全改性MgO-Al_2O_3尖晶石,生成(CeCa)S+MgO-Al_2O_3+MnS稀土夹杂物。对含有Ce的高强钢板进行模拟焊接,结果表明,在4组不同焊接热输入条件下,钢中加入23×10~(-6)Ce后,比钢中加入5×10~(-6)Ce的钢焊接热影响区的Charpy冲击功有所提高。微观组织分析发现,23×10~(-6)Ce含量的高强钢试样焊接热影响区断口形貌呈现韧窝状,韧性更好;当热输入从25 kJ/cm逐步提高到100 kJ/cm时,含5×10~(-6)Ce的高强钢热影响区原奥氏体晶粒平均尺寸增加了75.6%;含23×10~(-6)Ce的高强钢的原奥氏体晶粒平均尺寸增加了52.4%,即钢中Ce含量的增加抑制了焊接热影响区原奥氏体晶粒的长大。通过微观组织分析对比,说明稀土Ce在高强钢中起到了延迟焊接热影响区上贝氏体组织形成的作用,同时抑制焊接过程中原奥氏体晶粒的长大。利用高温共聚焦显微镜观察到了稀土夹杂物钉扎于原奥氏体晶界,抑制焊接过程中晶粒的长大,验证了稀土Ce对高强钢焊接热影响区性能改善的机理。本工作表明应用稀土氧化物冶金可以改善稀土高强钢的焊接性能。     

稀土Ce含量对4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的变质作用

为探究Ce元素对热作模具钢中夹杂物的影响及其作用机理,用场发射扫描电镜(SEM/EDS)和附带的夹杂物自动分析系统对不同Ce含量的4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的类型、形貌、数量、尺寸及其分布进行观察和统计分析。结果表明,不含Ce的试样中夹杂物不仅数量多、平均尺寸较大且形状不规则,主要类型为Mg-Al-O类、MnS和Mg-Al-O外覆盖MnS的夹杂物;随Ce含量的增加,试样中的夹杂物有数量和平均尺寸减小、并变质为球形稀土硫氧化物的趋势。当钢中Ce含量为0.0070%时,夹杂物的数量最少,平均尺寸最小;继续增加稀土Ce含量到0.0120%时,会形成更多的硫氧化物夹杂,且夹杂物有数量增多、平均尺寸增大的趋势。随着凝固过程的进行,Ce主要以稀土硫氧化物形式存在试验钢中,60%以上的夹杂物会被凝固前沿推动,且最终留在晶界附近。     

硅对热轧低碳贝氏体钢组织和力学性能的影响

对不同硅含量的低碳贝氏体钢进行轧制,对轧制后的试样进行组织检验和拉伸试验,分析了该钢的显微组织和力学性能。结果表明:Si含量从1.0 wt%增加到1.5 wt%时,试样的微观组织基本相同,均为粒状贝氏体+M/A岛,其屈服强度、抗拉强度略有增加,伸长率基本相同,强度的增加主要来源于Si的固溶强化作用。Si含量从1.5wt%增加到2.0wt%时,该钢的显微组织明显变化,含硅2.0 wt%钢的显微组织为粒状贝氏体+板条马氏体+等轴铁素体,该钢的屈服强度及抗拉强度显著增加,但相比于含Si量1.5wt%的钢,伸长率、强塑积均下降,强度的提高主要是固溶强化、相变强化等的综合作用。比较三种低碳贝氏体钢,若只考虑钢的强度因素,则Si的添加量应达2.0 wt%;若只考虑钢种塑性及强塑积,则Si的添加量应为1.5 wt%。     

Ce2O3微粒对低碳钢夹杂和晶粒度的影响

通过在钢中外加Ce2O3微粒的方法,研究Ce2O3微粒对钢材夹杂物和晶粒度的影响。结果表明,Ce2O3粒度不大于1.13μm时,钢中夹杂物含量不会增加,粒度大于2.34μm时夹杂物含量会明显增加。外加Ce2O3微粒可以和钢中硫化物夹杂和脱氧产物结合,起到加稀土合金的部分作用。Ce2O3微粒可以细化铸态晶粒的粒度,晶粒平均尺寸由180μm降低到90～75μm;也可显著降低轧态组织的晶粒度,使晶粒度由6.5级降低到11级。当添加Ce2O3微粒粒度为1.13μm,加入量为金属量的0.5%时,可以取得最好的经济技术指标。     

Zr对钢中夹杂物的变质作用及对热影响区组织和力学性能的影响

研究了含0.020wt%Zr和未加Zr两种低合金高强钢中夹杂物的特征.结果表明,钢中加入微量Zr对夹杂物具有明显的变质作用,夹杂物MnS依附在Zr、Ti、Al的复合氧化物上形核并生长.加入0.020wt%Zr对试验钢调质态的力学性能影响不明显,但可显著提高热影响区力学性能.热影响区中复合稳定的夹杂物促使针状铁素体的形成,减少了粗大铁素体的数量,从而提高了热影响区的力学性能.     

Ce对锌电积用Pb-Sb合金阳极板性能的影响

采用恒流极化、LSV、拉伸实验研究了掺杂不同含量的Ce对低锑铅合金电极电位以及力学性能的影响。并对极化试样的耐腐蚀性进行了分析。结果表明:加入1.0wt%Ce后,Pb-Sb合金的抗拉强度提高33.6%;由于Ce能降低析氧电位,使得Pb-Sb合金的阳极电位有下降。Ce是很好的阳极改性剂,具有较好的工业应用前景。     

高铁扣件弹簧钢中含Ce夹杂物生成的热力学分析

通过热力学计算研究稀土Ce夹杂物在高铁扣件弹簧钢中生成的热力学条件,并分析加入稀土Ce对Al2O3夹杂的变质作用及条件。由稀土Ce硫化物、氧化物和氧硫化物的标准吉布斯生成自由能构建了稀土Ce夹杂物的空间析出图,并将其应用在预测高铁扣件弹簧钢中加入稀土Ce后夹杂物的生成顺序,并确定其存在形式及热力学转换条件。计算结果表明:钢液中加入稀土最容易生成的是CeAlO3夹杂,其次是Ce2O2S;在本计算所用钢种的氧活度和硫活度分别为0.000 639和0.005 845的条件下,钢液中首先会析出Ce2O2S;当钢液中Al含量为0.013%时,稀土变质Al2O3夹杂的理论加入量为0.001 9%。     

CeCl3对含Ce镁合金精炼过程中Ce损耗量的影响

采用含CeCl3的净化熔剂对含Ce的镁合金进行精炼,研究了CeCl3对合金中Ce损耗量的影响规律.结果表明:当熔剂中不含CeCl3时,合金中的Ce损失高达27.7%;而当CeCl3的含量达到15%时,合金中的Ce损失仅为4.5%,CeCl3处理使镁合金中稀土相均匀分布,使Mg17Al12相细化,但相组成没有明显变化;随着CeCl3含量的增加,合金力学性能提高,但过多的CeCl3会在合金中引入熔剂夹杂.并从热力学方面探讨了熔剂与镁液的作用机理,计算了镁熔体中Mg和Ce的活度及熔剂熔体中MgCl2和CeCl3的活度.结果表明,由于CeCl3抑制了合金中Ce与熔剂中MgCl2的反应,从而降低了Ce的损耗.     

低倍缺陷对38CrSi钢力学性能的影响

用酸蚀方法研究38CrSi钢的低倍缺陷与力学性能的关系。结果表明,低倍缺陷对钢的强度和塑性影响不大,而它对钢的冲击性能有明显作用,这种作用与钢中非金属夹杂物含量有关,夹杂物含量越高,钢的冲击韧性越低,通过电镜分析认为是α-MnS夹杂物。