MnS夹杂物诱发钢材点蚀综述

MnS夹杂物诱发钢材点蚀,对钢材服役寿命、工作生产安全和社会经济发展产生巨大危害。首先,分析了MnS夹杂物诱发钢材点蚀的机理,包括电偶腐蚀机理、S和Cl-协同作用机理、封闭区域加速点蚀机理、贫铬区机理和微缝隙机理;其次,汇总了MnS夹杂物大小、形貌、分布,Cl-浓度、温度和应力对MnS夹杂物诱发钢材点蚀的影响;然后,总结了钢材防腐蚀的常用措施;最后,展望了防止MnS夹杂物诱发钢材点蚀的未来研究方向。     

Effect of Nanophase on the Nucleation of Intragranular Ferrite in Microalloyed Steel

MnS, MnS+V(C, N) complex precipitates in micro-alloyed ultra-fine grained steels were precisely analyzed to investigate the grain refining mechanism. The experimental results shows that MnS, MnS+V(C, N) precipitates provide nucleation center for Intra-granular ferrite (IGF), so that refined grain remarkably. Moreover, substructures such as grain boundary, sub-boundary, distortion band, dislocation and dislocation cell in austenite increased as the deformation energy led by heavy deformation at low temperatu...     

湿H_2S环境下16MnR钢氢鼓泡的有限元模拟

针对16MnR钢中MnS夹杂在湿硫化氢环境下引起环境开裂事故的无法预测性问题,采用有限元软件ABAQUS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,得到了氢质量摩尔浓度随时间的分布以及氢鼓泡形貌。预测了产生鼓泡的临界质量摩尔浓度、压力以及产生断裂失效的时间。结果表面,在湿硫化氢环境中,氢向MnS/基体界面处扩散聚集,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、氢质量摩尔浓度越高,材料产生氢鼓泡的敏感性就越大。研究结果可为服役在氢环境中的装置预测性维修提供参考。     

管线钢抗氢致裂纹（HIC）性能影响因素浅析

通过工业生产中X60/X65管线钢的抗HIC性能试验,分析了非金属夹杂物、显微组织等对管线钢抗HIC性能的影响,并对出现裂纹的断面进行了扫描电镜分析,结果表明,MnS夹杂物和带状组织是影响抗HIC性能的主要因素。     

Early-stage nucleation of manganese sulfide particle and its processing evolution in Fe—3wt.%Si alloys

Manganese sulfide is often referred to as one of important inhibitors in grain-oriented electrical steels, which is of great importance to yield strong Goss texture. However, the early stage of nucleation for such inhibitors and their evolution during the processing has not been well understood. In present work we selected a Fe--3.12wt.%Si--0.11wt.%Mn--0.021wt.%S model system and used FE-SEM and atom probe tomography (APT) to investigate the precipitation behavior of MnS inhibitors at near atomic scale. It was found that the Si--S enriched clusters with sizes of 5--15 nm were formed close to the MnS particles. The density of inhibitors decreased after large pseudo-plane-strain compression because of the effect of dislocation motion, and then slightly increased again when sample was aged at 200°C for 48 h. The dislocations and grain boundaries can act as fast diffusion paths and assist the reemergence of Si--S enriched clusters.     

超分散纳米MnS的合成与表征

制得表面修饰纳米γ-MnS,表征了其组成和结构,指出产物分子以络合结构形式存在。产物有较好热稳定性和化学稳定性,且粒径小,分布窄,分散性好。其UV-Vis吸收峰有“蓝移”现象,表明其量子尺寸效应,为新型纳米光电化学催化剂的开发奠定了基础。     

高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂原因分析

采用光学显微镜、扫描电镜和力学试验的方法,分析了高锰奥氏体低温钢拉伸断口开裂的原因,结果表明,Mn、S元素存在严重偏析,生成的MnS夹杂物在轧制过程中形成MnS偏析带,MnS偏析带与基体的结合力较弱,在颈缩过程中形成的三向应力作用下,拉伸断口开裂。     

PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响

为了研究PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响,首先采用自动扫描电镜(Aspex Explorer)分析脉冲磁致振荡(Pulse Magneto-Oscillation,PMO)技术对钢中MnS类夹杂物组成和形貌的影响,然后利用电子探针测量固液界面前沿的元素含量,并在此基础上,计算了PMO处理后MnS析出温度变化。结果表明,PMO处理促进了内弧1/4、中心和外弧1/4处的大于8 μm的MnS夹杂物数量百分比的降低;PMO处理后固液界面前沿S元素质量分数在试样凝固50%和70%处分别降低60%和36%,而Mn元素含量变化不大;同时,PMO处理可降低MnS夹杂物的析出温度。     

热力学分析MnS夹杂物析出与控制

 为了深入研究与控制重轨钢中大尺寸MnS夹杂物,针对目前热力学计算MnS析出行为问题,提出在应用时需要根据实际条件做相应的选择进行计算。在比较了目前几个常用的热力学数据后,基于U75V钢中MnS夹杂物形成过程,建立了适合计算MnS夹杂物析出的分段计算方法。研究表明,采用FactSage 6.4商业软件计算MnS析出温度为1 631 K,与平衡热力学参数计算的结果1 694 K相差63 K。该方法可准确预测MnS的析出行为,降低了热力学分析MnS析出的难度。在1 473、1 573 和1 673 K 3个温度下固溶硫质量分数分别为0.000 67%、0.001 67%和0.010 8%。在铸坯轧制之前的开坯和保温温度为1 563 K时,需要将钢中硫质量分数降低到0.001 67%以下,才能有效控制大尺寸的MnS夹杂物。     

中高碳铝镇静钢形成MnS塑性夹杂的工艺开发与实践

 为提高中高碳钢产品的抗疲劳性能,利用中高碳钢的成分特点,研究开发了中高碳铝镇静钢中MnS以Al₂O₃为形核质点的非均质形核工艺,将钢中Al₂O₃脆性夹杂用塑性MnS包裹,解决了疲劳应力钢因脆性非金属夹杂引起的疲劳断裂问题。通过对微细、弥散Al₂O₃夹杂生成条件、MnS非均质形核析出热力学条件的研究,开展了钢中关键元素的成分设计、精炼及连铸集成工艺的设计与开发。工业实践表明,低活度氧条件下进行铝终脱氧可以形成3～5 μm微细弥散的Al₂O₃夹杂,并作为非均质形核的核心在二次枝晶晶间的凝固末端析出弥散、细小的粒状MnS;通过梯度脱氧、真空碳脱氧以及保护浇铸等操作可以有效稳定控制钢中全氧含量,提高钢水洁净度,成品T[O]质量分数平均为0.000 618%,较原工艺的0.000 739%降低了16%;成品的夹杂物中MnS及MnS包裹Al₂O₃夹杂所占比例大于96%,与世界领先产品的夹杂物控制水平相当,考虑到产品使用过程中Al₂O₃夹杂外部的MnS包裹层必须足够厚,塑性夹杂才能起作用,建立了MnS “有效包裹率” 的概念,当硬相夹杂物被MnS包裹且硬相夹杂物的最大半径不大于MnS包裹部位半径的1/2时,认为MnS对硬相夹杂物实现了“有效包裹”;MnS塑性夹杂工艺可明显提高材料的疲劳性能,成品的平均断裂韧性为83.47 MPa·m1/2,较原工艺的67.31 MPa·m1/2提高了24%。