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·     

碳素重轨钢中磷的偏聚行为

用 Auger 谱仪探测碳素重轨钢中磷的分布。试验结果表明,磷的晶界偏聚是在冷却过程中形成的,钢中含磷多,冷速慢,偏聚程度增加。磷偏聚不会导致碳素重轨钢产生明显的脆化。     

稀土在钢中应用的发展动向

一、稀土应用梗概我国稀土储量极其丰富,现已探明的稀土占世界储量的80%,居世界首位.特别是南方离子吸附型中、重稀土矿属世界罕见.我国稀土工业始于50年代.三十多年来,国家对稀土的开发和应用一直很重视,目前已建立了一支数量可观、具有综合攻关能力的科研、设计、生产技术队伍,并已形成从采选、分离、提取到应用开发的完整稀土产业体系.稀土氧化物1988年年产量为29600t,超过美国的17000t,成为第一生产大国;稀土用量达6000t,占世界稀土总用量的第二位.从我国稀土消费领域的比率(表1)可以看出,冶金是稀土消费大户,其稀土消费量在各行业中占据主要地位.     

重轨钢脱碳的研究

以U71Mn钢为例，通过观察在加热和轧制过程中的钢坯脱碳层的变化，研究加热时间、保护涂料和轧制形变率对重轨钢坯脱碳和氧化的影响。通过对实验数据进行回归分析，给出坯料加热脱碳及轧制脱碳的预报模型。     

高碳钢中的铈碳化物

通过电解分离，Ｘ射线衍射等实验，探讨了铈在高碳钢中形成铈碳化物应满足的成分条件。结果表明：只有当铈含量和碳含量均较高时，才能够形成铈碳化物。本实验中，Ｃｅ：０．２５％、Ｃ：１．２２％的试样即出现Ｃｅ２Ｃ３。     

不同洁净度条件下253MA钢中夹杂物的析出行为

基于多相多组元反应平衡原理及凝固过程固液相界面的溶质再分配理论,建立了253MA钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素偏析的耦合热力学模型,并验证了模型预测的准确性.在本模型计算条件下,253MA耐热钢中析出的夹杂物主要为Ce2O3,Ce2O2S,Ce3S4,CeS,CeN,SiO2,MnS.当氧的质量分数低于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞1;当氧的质量分数高于0006%时,Ce2O3夹杂析出的条件为［%O］/［%S］＞2.当氧的质量分数低于00046%时,若［%O］+［%S］＞0009,则耐热钢中可以析出Ce3S4,而CeN夹杂无法析出;若［%O］/［%S］＜1,则钢中可以析出CeS夹杂,且随着硫的质量分数的增加,CeS逐渐向Ce3S4转变.当氧的质量分数高于00046%时,CeN夹杂析出的条件为2［%O］+［%S］＜0014.     

Mn-V-Nb重轨钢组织与性能的研究

以研制特级耐磨重轨钢为目的,在 U 74普碳耐磨重轨钢化学成分的基础上,加入微量V,Nb 元素并适当提高 C,Mn 元素的含量,设计并冶炼出 Mn-V-Nb 重轨钢。研究了该钢的组织及性能。结果表明:Mn-V-Nb 钢的常规力学性能达到了特级耐磨轨钢的要求。在实验室条件下,抗磨损性能和抗接触疲劳性能分别较 U74 钢提高3.7 倍和 4.6倍。提高的原因在于珠光体片间距的细化及 V,Nb 元素的沉淀强化作用。     

铈钨杂多稀土化合物的合成与性质研究

合成了铈钨杂多稀土化合物,确定其组成为KLn5Ce2W22O78.xH2O(Ln=La,Pr,Sm,Gd),通过磁化率实验对其结构进行了推测,并对其IR,UV光谱及热性质进行了研究.     

含铈耐热钢凝固过程中的夹杂物行为

建立了稀土耐热钢凝固过程中夹杂物析出与溶质元素微观偏析的耦合热力学模型,并通过工业试验与高温模拟实验验证了模型的准确性。利用该模型,依次考察了铈添加量,初始氧含量,初始硫含量对253MA耐热钢凝固过程中夹杂物析出行为的影响作用规律。在本模型条件下,随着铈添加量的增加,钢中的SiO2与MnS消失,且凝固过程中开始析出CeN;随着初始氧含量的增加,钢中开始析出Ce2O3,SiO2及MnS,其中SiO2与MnS在凝固过程中析出;随着初始硫含量的增加,钢中的Ce2O3消失,钢中开始析出Ce3S4与MnS,在凝固过程中析出的Ce3S4逐渐在液相线温度以上析出。研究工作对于稀土耐热钢连铸水口结瘤问题的解决具有理论指导意义。     

重轨钢采用RH和VD精炼的对比研究

在其他工艺相同条件下,对钢中全氧、Al含量、H含量、夹杂物成分、炉渣等进行了对比分析。在真空时间相同的情况下,RH脱氢能力优于VD,VD脱氧能力优于RH,但VD精炼后钢中Al含量偏高,炉渣碱度偏大,夹杂物易偏离塑性区。 RH精炼后渣中MgO含量明显升高,夹杂物成分也比较分散,可能是耐火材料尤其是插入管喷补料脱落导致外来夹杂物增多,而VD精炼后渣中MgO含量变化不大,夹杂物成分相对集中。建议采用RH精炼时,应提高耐火材料质量,减少插入管喷补次数,采用VD精炼时,应适当减少石灰加入量,降低渣中碱度并延长真空处理时间。     

不锈钢熔体中氮溶解度的热力学计算模型

在实验研究和前人研究工作的基础上,建立了一个新的不锈钢熔体中氮溶解度与体系温度、氮分压和合金成分的热力学计算模型,在该模型中引入了氮分压对氮活度系数的作用系数.该模型的计算结果与实验值吻合很好.基于该模型的计算结果,讨论了氮分压、温度、合金成分对不锈钢熔体中氮溶解度的影响规律.在压力较高(大于0.1 MPa)特别是合金元素较高的不锈钢熔体中,氮分压与氮的溶解度关系不符合Sievert定律.在一定氮分压下,温度对不锈钢熔体中氮溶解度的影响取决于合金体系的化学成分.在常压(氮分压为0.1 MPa)下,20%Cr-20%Mn的合金体系在1 873 K可获得氮质量分数为0.8%的高氮无镍奥氏体不锈钢.     

稀土轨钢过冷奥氏体转变机理及CCT曲线的预测方法

通过金相观察、扫描电镜分析、能谱分析、电化学萃取定量相分析等方法,研究了稀土和铌元素对稀土微合金重轨钢热处理性能的影响机理．结果表明,铌影响碳的扩散是铌提高轨钢淬透性的主要机理;稀土通过在晶界偏聚和影响碳的扩散而对过冷奥氏体产生一定的影响;而稀土轨钢淬透性提高的主要原因在于硅锰含量的增加．在机理分析的基础上,建立了该钢种过冷奥氏体等温转变和连续冷却转变曲线的预测方法．     

稀土对不同洁净度高碳钢力学性能的影响

通过实验测定和理论分析,系统研究了稀土在不同洁净度条件下高碳钢中的赋存状态和存量的变化规律,及其对钢的力学性能的影响.研究发现,在钢洁净度大幅度提高的条件下,稀土处理对于高碳钢的力学性能依然有明显的改善作用,而且效果更加稳定.随着钢洁净度的提高,稀土加入量可以适当降低.在本实验高碳钢种条件下,低洁净度钢的稀土最佳加入量的质量分数为0.02%,高洁净度钢的稀土最佳加入量的质量分数为0.01%,此时钢的塑性和冲击韧性得到显著改善.对于低洁净度钢而言,加入大量的稀土并不能增加钢中的固溶稀土含量,固溶稀土的质量分数均保持在0.001 2%以下.     

LZ50钢液中微量稀土脱氧及夹杂物生成机理研究

用真空感应炉在MgO坩埚中熔化2.5 kg的LZ50车轴钢,添加稀土(RE)元素后进行二次精炼,制备了微RE合金化后的试样。结合钢化学成分分析、SEM和EDS检测结果,计算并讨论了微量RE元素对LZ50钢中O、S等元素的影响。结果表明,微量RE(质量分数0.0026%)能降低低氧、低硫在LZ50钢中的O含量,对S含量却无明显影响;RE的脱氧产物为CeAlO3,且能把钢中带棱角的Al2O3-SiO2夹杂物变为圆球状SiO2-Al2O3-RE2O3复合夹杂物。     

铈和磷对锰钢脆性的影响

利用冲击试验，扫描电镜，透射电镜，俄歇谱仪等方法，研究了铈和磷对含锰钢脆性转化温度的影响。结果表明，磷在奥氏体晶界偏聚提高了含锰钢脆性转化温度，加入铈可减轻磷的偏聚程度，从而降低了脆性转化温度。     

用薄层层析法分离、测定独居石中各轻稀土元素的研究

在稀土定量分析中,单一稀土元素的测定是稀土分析中最重要而又比较困难的任务。本文论述了薄层层析法分离、测定铈组稀土混和液中各个稀土元素的方法。经1-苯基-3-甲基-4-苯甲酰基吡唑酮-[5](PMBP)-氯仿萃取后,选择磷酸二(2-乙基己基)酯(P204):甲基异丁基酮:异丙醚:异丙醇:硝酸(1∶4∶3∶3∶0.4)混和液为展开剂,测得镧:铈:镨:钕:钐的R_f值分别为0.13、0.20、0.25、0.29、0.40,镧、铈、镨、钕的线性范围为0.5μg/μl～4.0μg/μl,钐为O.5μg/μl～3.5μg/μl:测定灵敏度可达到7.8×10~(-8)克,对镧;铈;镨;钕;钐(7∶3∶3∶1)的混和标样分别作10次平行测定,其标准偏差依次为0.021、0.024、0.024、0.026、0.018,变异系数依次0.098％、0.12％、0.18％、0.26％、0.59％,为对独居石样品进行回收率测定,镧:铈、镨、钕回收率均在96.0～104％之间。用本法测定独居石中个别铈组稀土元素,镧、铈、镨、钕均可获得满意结果。