低碳低硫钢中MnS析出行为分析

本文研究铝含量、硫含量、冷却速率等对低碳低硫钢中MnS夹杂物的成分、形貌和析出量的影响,并利用Scheil凝固方程及FactSage 6.1软件对MnS析出行为进行了理论计算。结果表明,冷却速率较低(5K/min)时,钢中夹杂物为双层结构,核心氧化物为Al2O3-SiO2和Al2O3-SiO2-MnO,MnS在氧化物表面局部或包裹析出;冷却速率较高(900K/min)时,钢中夹杂物主要为Al2O3-SiO2-MnO,高铝钢样中没有MnS析出,而低铝钢样中有极少量MnS析出;MnS在夹杂物上的析出率随着冷却速率的降低、钢中铝含量的减少(硫含量随之增加)而提高;复合氧化夹杂中的MnO+SiO2对MnS的析出影响较大,MnO+SiO2含量越高,MnS越容易在氧化物上析出;在低硫(w[S]0.0050%)条件下,MnS不能在液相中单独析出,但能在夹杂物上复合析出。     

稀土铈在重轨钢液中行为特性的模型

以重轨钢液为研究对象,建立可以定量描述稀土铈在重轨钢液中行为特性的热力学模型,利用该热力学模型,可以预测在不同洁净度条件下重轨钢液中稀土赋存状态及夹杂物组成的变化规律.结果表明:重轨钢液中初始氧质量分数的增大,有利于稀土氧化物和稀土氧硫化物的析出;钢液中初始硫质量分数的增大,有利于稀土硫化物和稀土氧硫化物的析出;1783 K温度条件下重轨钢液中Ce2O3夹杂析出的必要条件为钢中氧硫的活度比大于等于0.19,Ce2S3夹杂析出的必要条件为钢中氧硫的活度比小于等于0.39,CeS夹杂向Ce2O2S夹杂转变的条件为钢中氧硫的活度比在0.53~0.96之间;随着洁净度的提高,重轨钢液中溶解态稀土的质量...     

溶铁中铈—硫—氧平衡的研究

稀土金属加入钢中,可以起到净化和合金化作用,使钢的多种性能得到改善。净化的原理主要是由于脱氧、脱硫、生成稀土的氧化物、硫化物或硫氧化物。这些稀土的化合物熔点高,溶解度小,由钢液中析出,从而控制了硫化物形态,消除了硫化锰的影响;向时,细小的晶体,起着结晶核心的作用,使晶粒细化。这双重作用,改善了钢的性能。     

600 MPa级钛微合金化高强钢的组织与性能研究

采用光学显微镜、透射电镜以及能谱分析等对转炉CSP流程600 MPa级钛微合金化高强钢的组织及性能进行研究.结果表明,试验钢具有良好的综合力学性能,其典型组织为多边形铁素体加粒状贝氏体;位错和位错胞的强化作用成为钛微合金钢的主要强化机制之一;钢中M/A岛在增加试验钢强度的同时并未明显降低其韧性和塑性;试验钢中存在TiN、TiC和TiS等析出物,为钢的细晶强化和析出强化提供了保证;试验钢中存在大量纳米级铁碳析出物,其沉淀强化作用不容忽视.     

600MPa级钛微合金化高强钢的组织与性能研究

采用光学显微镜、透射电镜以及能谱分析等对转炉CSP流程600 MPa级钛微合金化高强钢的组织及性能进行研究。结果表明,试验钢具有良好的综合力学性能,其典型组织为多边形铁素体加粒状贝氏体;位错和位错胞的强化作用成为钛微合金钢的主要强化机制之一;钢中M/A岛在增加试验钢强度的同时并未明显降低其韧性和塑性;试验钢中存在TiN、TiC和TiS等析出物,为钢的细晶强化和析出强化提供了保证;试验钢中存在大量纳米级铁碳析出物,其沉淀强化作用不容忽视。     

两种易切削钢的研究

对未知工艺的两种易切削钢进行研究。采用电感耦合等离子体原子发射光谱法测定化学成分,通过金相显微镜观察其组织及夹杂物的形貌,使用扫描电镜分析其夹杂物,最后进行了力学及切削性能的测试。结果表明,两种钢均为低碳高硫易切削钢,其组织绝大部分为铁素体,夹杂物大多数为（Mn,Fe）S和硫化物包裹氧化物,少数为MnS;含碳量低、铁素体组织、长条状硫化物（夹杂物）是造成硬度低和切削性能差的主要原因。     

不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能

研究了具有不同稀土、硫含量重轨钢的组织与性能·在低硫重轨钢中,稀土元素具有使硫化物夹杂改性、抑制先共析铁素体析出以及细化NbC析出相等作用·稀土的加入明显改善钢的纵向力学性能,当加入量为0.02%、钢中稀土硫比w(RE)/w(S)=157时,钢的强度、韧性及抗疲劳性能最佳·在高硫重轨钢中,稀土的加入可使硫化物明显改性,但对钢的纵向力学性能影响不明显·当稀土加入量相同时,高硫重轨钢的力学性能明显低于低硫重轨钢,这表明硫含量是影响重轨钢性能的重要因素·     

15MnMoVNR钢硫化物及氧化物夹杂的研究

用光学金相及电子探针对15MnMoVNR钢非金属夹杂物进行了研究。发现在低的RE/S=(0.5～2)比值条件下,稀土元素能部份地改善硫化物形态,使球状、粒状及条状硫化物共存于钢中。电子探针分析证实,除个别情况外,粒状硫化物均为稀土硫化物(RE)_2S_3,且不含Mn、Mo、V等元素;而长条状硫化物则为MnS,而不含RE及Mo、V等元素。氧化物夹杂均为稀土氧化物。文中还讨论了夹杂物形态对钢性能的影响。为进一步改善钢的横向塑韧性,有必要提高钢中稀土元素的实际含量。     

稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征（夹杂物种类、尺寸分布和体积分数）对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物（包含稀土氧硫化物）与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10-4时其体积分数达到53%.     

氧化物弥散强化钢的强化机理

采用粉末冶金法制备出成分为Fe-12.5Cr-2.5W-0.4Ti-0.02V-0.4Y2O3 (12Cr-ODS,质量分数,％)的铁素体钢.通过电镜观察及力学性能测试等手段研究了12Cr-ODS铁素体钢的组织与性能,并定量计算了不同强化机制对合金屈服强度的贡献.电镜观察发现12Cr-ODS钢为等轴的铁素体组织,平均晶粒尺寸为1.5 μm,不同尺寸氧化物在基体中均匀分布.力学性能测试结果表明12Cr-ODS钢具有优异的室温拉伸性能,屈服强度达到738 MPa.合金主要强化机制为氧化物弥散强化、氧化物弥散强化钢加工强化、热错配位错强化和晶界强化机制,各种强化机制计算得到的理论屈服强度为750 MPa,与实测值吻合较好.     

Ti微合金化汽车大梁钢510L的组织性能

通过层流冷却及卷取过程模拟实验和实验室热轧实验研究了冷却工艺参数对Ti微合金化汽车大梁钢510L组织性能的影响规律,并在生产现场进行了工业试制.结果表明,大冷速有利于弥散细小的TiC粒子析出,冷速和终冷温度对实验钢强度的影响是细晶强化、析出强化和相变强化共同作用的结果,N含量显著影响Ti的析出强化效果,在冶炼时应严格控制钢中的N含量,否则将对钢板的性能产生较大的影响.实现了低成本Ti微合金化汽车大梁钢510L的批量稳定生产.     

含硼氮中碳铝镇定钢中BN夹杂析出热力学分析

运用数值模拟方法对含硼氮中碳铝镇定钢中BN析出的热力学条件进行分析,研究该钢种在冶炼浇注及加热奥氏体化过程中BN夹杂物的析出规律,并与试验情况进行了比较。结果表明,在钢液中初始w(B)≤0.012%、初始w(N)≤0.03%的情况下,含硼氮中碳铝镇定钢浇注凝固过程中不能析出BN夹杂物,且钢液中B的富集程度远高于N,凝固末期残余液相中,B浓度是其初始浓度的20倍,N浓度约为其初始浓度的2.1倍;钢中w(B)为0.005%~0.01%、w(N)为0.01%~0.03%时,在1470K奥氏体化温度以下,可以稳定析出BN夹杂物,B、N含量越高,BN夹杂开始析出的温度越高;在奥氏体化过程中,钢坯中酸溶铝含量越高,越容易析出BN夹杂物。     

700 MPa级Ti-Nb-V-Mo复合微合金化高强钢的工业研制

基于CSP工艺,采用Ti基复合微合金技术、控轧控冷及平整工艺,开发了屈服强度700 MPa级别的薄规格高强钢,借助SEM、TEM、EDS和力学性能测试等,分析了不同轧制工艺参数对高强钢性能、组织及析出物的影响。结果表明,该高强钢组织由准多边形铁素体及极少量粒状珠光体构成;薄规格强化及冷却速度控轧的细晶强化、卷取温度控制的析出强化共同决定了钢的组织和力学性能;高温大压下、头部连续冷却有利于薄规格细晶强化,高温(890±20℃)终轧、高温(620±20℃)卷取有利于析出大量尺寸20 nm以下且弥散分布细小的以含Ti为主的(Ti, Nb, Mo)C粒子,析出强化作用明显。与平整前相比,热轧带卷平整后钢屈服强度提高约30 MPa、抗拉强度提高约10 MPa、延伸率降低了7.9%～16.7%。     

含钛微合金钢的高温热塑性及断裂机理

运用Gleeble 1500热模拟机对600~1350益温度范围内SS400B钢加入钛后的高温力学性能进行测试,对断口形貌及低倍组织进行扫描电镜观察,研究其断裂机理及影响因素。利用热力学软件Factsage对不同钛含量条件下第二相粒子的析出情况进行计算分析。结果表明,在实验温度范围内测试试样的断面收缩率均超过了45%;在高温区生成的铝钛氧化物可作为塑坑的形核核心,促进延性断裂的发生;同时由于铝钛氧化物、氮化钛的生成,降低了对钢塑性有害的氮化铝生成;沿晶铁素体和沿晶渗碳体的生成恶化钢的塑性,促进沿晶脆性断裂的发生。     

退火时间对含铌高强细晶IF钢组织性能的影响

以新型含铌高强细晶IF钢为研究对象,在实验室进行了冷轧以及轧后模拟连续退火实验. 结果表明,选择合适的退火时间,晶粒变得细小、均匀,同时存在一定量的饼形晶粒. 由于添加Si、Mn等固溶强化元素,增加了钢的固溶强化作用;而合金元素Nb的添加,在组织中形成了细小的碳氮化物Nb(C,N),这些碳氮化物弥散分布,通过细晶强化和沉淀析出强化增加了钢的抗拉强度,因而高强细晶IF钢的强化机制为固溶强化、细晶强化和沉淀析出强化. 更值得注意的是,由于存在PFZ带(无析出物区)而使实验钢呈现高强度低屈服现象. 与传统的IF钢相比,含铌高强细晶IF钢不仅具有细小的晶粒,而且具有低的屈服强度、较高的r值等良好的成型性能.     

基于纳米铁碳析出物的钢综合强化机理

简要叙述了关于钢强化机理的研究现状,用化学相分析+X射线小角散射、RTO方法及高分辨透射电镜对薄板坯连铸连轧钛微合金化高强耐候钢中纳米粒子的属性进行了综合分析。发现钛微合金化高强耐候钢中尺寸<36 nm的粒子,除纳米TiC以外,还存在大量的纳米Fe3C,其体积分数为同尺寸TiC体积分数的4.4倍,析出强化作用比纳米TiC粒子大,不可忽略;提出了钢的综合强化机理,指出对不同种类、不同尺寸的纳米析出粒子,应分别根据位错切割和位错绕过机理计算出析出强化贡献,然后与固溶强化和细晶强化贡献加和,求得钢的屈服强度;讨     

电炉-CSP工艺生产HSLC钢的研究与开发

介绍了HSLC钢的力学性能、成分和纯洁度控制,讨论了HSLC钢的强化机理.结果表明,在σ8≤450MPa条件下,珠钢电炉-CSP工艺生产的HSLC钢的力学性能与国外同类钢相当.提出了HSLC钢的成分控制要点,开发了电炉终点碳控制和低氧控制技术,发现了低碳钢中存在纳米硫化物、氧化纳、氮化物和碳化物.与HSLA钢类似,HSLC钢亦具有沉淀强化机制,纳米铁碳化物应是主要沉淀强化相.     

590MPa级热轧V-N高强车轮钢组织性能控制

对一种低成本V-N微合金化钢进行了控轧控冷实验,探讨了相变机理与析出行为,并系统地研究了其综合力学性能.结果表明,显微组织为多边形铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体,纳米尺度V(C,N)析出质点弥散地分布于铁素体或贝氏体铁素体基体内部.抗拉强度615MPa实验钢具有优良的断后延伸率,冷弯性能合格,扩孔率达到95%,满足轮辐用钢的加工要求,低温冲击性能良好.细晶强化、位错强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

B2O3对高铝钢连铸保护渣理化性能的影响

高铝钢连铸过程中,为了避免或减轻钢液中Al与保护渣中SiO2发生反应,设计了低SiO2、高Al2O3含量的高铝钢连铸保护渣,通过添加适量的酸性氧化物B2O3协调熔渣酸碱性,利用实验分析了B2O3含量对高铝钢保护渣熔融特性、黏度特性及渣膜传热特性的影响。结果表明,B2O3含量在4%～10%时,随着B2O3含量增加,保护渣熔化温度、黏度、黏流活化能均降低,渣膜热流密度增加;保护渣的等温转变曲线(TTT曲线)向孕育时间增加的方向移动,晶体生长速率降低;实验条件下,增加B2O3含量可抑制保护渣中CaF2的析出。     

Al-Mg/Ti-Mg脱氧钢中夹杂物诱发点蚀行为研究

以不同脱氧方式熔炼的海洋工程用钢为研究对象,利用SEM、EDS及Image-Pro Plus 6.0软件对钢中夹杂物形貌、组成及尺寸分布等进行表征,通过3.5%NaCl溶液中阳极极化及腐蚀实验对钢中夹杂物诱发点蚀的行为进行探究。结果表明,与Al-Mg脱氧钢相比,Ti-Mg脱氧钢中形成了含有TiO_x的复合氧化物,夹杂数量更多且平均尺寸更小(小于1μm),有利于MnS的异质形核析出及弥散分布;低腐蚀活性的含TiOx复合氧化物及高度分散、异质局部析出MnS夹杂具有较低的点蚀敏感性及自腐蚀催化作用,降低了点蚀的诱发及扩展,有效提高了钢的抗点蚀性能。