Precipitation and control of BN inclusions in 42CrMo steel and their effect on machinability

The precipitation and control of boron nitrogen (BN) inclusions in 42CrMo steel were investigated and their effect on machinability was analyzed. First, the precipitation regularity of BN in 42CrMo steel was studied by theoretical calculation. Then, the machinability of the steel was investigated through contrast cutting experiments, and the composition and cooling rate of the steel were controlled to analyze the variation laws of the size, distribution, and area ratio of BN inclusions. Finally, the results were combined with the machinability of the steel to analyze the relationship among them. It is found that the machinability of the steel is mainly influenced by the diameter and quantity of BN inclusions. Fine and dispersedly distributed BN inclusions are more beneficial for the improvement in machinability of 42CrMo steel than coarse and sparse BN inclusions.     

电渣重熔对42 CrMo 钢中夹杂物的影响及 CCT 曲线研究

采用BX51M型金相显微镜和和Image Pro-Plus软件研究电渣重熔后优化成分的42CrMo钢中非金属夹杂物情况,并在Gleeble3000热模拟机上测定其连续冷却相转变( CCT)曲线.研究结果表明：电渣重熔后明显减少钢中夹杂物的数目,改善钢中夹杂物的尺寸,夹杂物去除率达到71.90%;同时根据热膨胀曲线和金相组织绘制出42CrMo钢的CCT曲线,冷却速度较低时组织为铁素体、珠光体和贝氏体,冷却速度较大时组织为马氏体和少量贝氏体.     

Superior machinability of steel enhanced with BN and MnS particles

The strategy that replacing part of MnS with BN was proposed in order to decrease the sulfur content in sulfur based free-cutting steel. The effects of BN and MnS inclusions on the microstructure and machinability of the steel were systematically investigated. The results show that most of the BN and MnS inclusions exist individually in the steel and only a small amount of them are in a composite state forming either isolated particles or clusters of particles. In the case of multi-phased steel, the theoretical calculation predicts that the volume of large BN particles should be 0.7 times of the volume of large MnS particles. The machinability of this type of BN and MnS alloy steel over a wide range of cutting speeds ranging from a low speed appropriate for drilling to a high speed appropriate for turning is confirmed as being equal to or superior to that of an MnS reference steel, even though the sulfur content in the composite steel is only half that of the MnS steel. The aptitude for cutting effect of 240 ppm nitrogen and 115 ppm boron in the composite steel is demonstrated to be equivalent or even better than 1000 ppm sulfur in MnS free-cutting steel.     

低碳含硼钢中BN的析出行为

以硼质量分数为0.0045%、氮质量分数为0.0039%的低碳含硼钢为研究对象,通过对实验钢在凝固过程中BN析出和长大的热力学与动力学进行分析,并结合实验研究了冷却条件对BN析出与长大行为的影响.结果表明：由于溶质元素B和N在凝固前沿的微观偏析,只有当凝固前沿的固相率大于临界值0.981时,BN才能在凝固前沿析出;在凝固前沿随着固相率的增加,B和N均具有明显的偏析.当固相率接近于1时,硼在剩余液相中的实际含量远高于氮元素的含量,氮的扩散是BN长大的限制性环节;钢液冷却速率的变化对B和N元素的偏析无显著影响,而生成BN的尺寸随着钢液冷速的增加而显著减小.     

含硼微合金钢中硼氮化物形成的热力学分析

应用合金元素在奥氏体中的固溶度积公式,对含硼铝镇静钢,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中各种析出相的析出关系和析出量及其对奥氏体中固溶硼质量分数的影响进行了热力学分析.结果表明:含硼铝镇静钢中BN的析出优先于Al N的析出,使增加奥氏体稳定性的B的有效质量分数减少;提高含硼钢中的固溶B质量分数的有效方法是加入比B与N的结合力强的Ti;复合微合金钢中Nb,V的质量分数对固溶B的质量分数几乎没有影响,只与钢中加入Ti的质量分数有关,Ti-B和Ti-Nb-V-B系微合金钢中Ti的质量分数最少为钢中N质量分数的3.4~3.8倍.     

冷却方式对CB2钢中BN相形态及力学性能的影响

为研究冷却方式对新一代铁素体耐热钢中BN相形态及力学性能的影响,制备了含B质量分数为0.012%的CB2钢,经过1 100℃奥氏体化后,分别进行了空冷和水冷.结果表明:经过奥氏体化的CB2钢随着冷却速度的增加,基体中BN相的尺寸随着减小,水冷试样的基体中出现尺寸为600 nm的BN相,并且试样的力学性能都得到了提升;空冷试样中BN相呈不规则块状,内部出现裂纹和碎裂现象,而水冷试样中BN相呈长方体型,结构紧实;冷却速度的增加,缩短了CB2钢基体中BN晶核长大阶段的时间,而过冷度的增大,使BN的形核率增加,因而在基体中形成弥散分布的细小BN相.     

Modification of MgO·Al<Subscript>2</Subscript>O<Subscript>3</Subscript> spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment

The modification of MgO·Al₂O₃ spinel inclusions in Al-killed steel by Ca-treatment has been studied by industrial trials and thermodynamic calculations. In the industrial trials, samples were taken systematically during the refining process in which the molten steel was treated by calcium, and the characters of the inclusions were analyzed using scanning electron microscopy (SEM) and energy dispersive spectra (EDS). The effects of Ca-treatment were evaluated by tracking the compositions of the inclusions. The results show that the modification of MgO·Al₂O₃ spinel inclusions by Ca-treatment is effective and the transformation sequence of the inclusions during the refining is Al₂O₃→MgO·Al₂O₃→liquid complex inclusions. The modification of spinel inclusions by Ca-treatment was calculated by FactSage6.0 utilizing its free-energy minimization routines. The results of thermodynamic calculations indicate that spinel inclusions are easier to be modified than Al₂O₃ inclusions and the spinel inclusions in 30CrMo steel would transform to liquid complex inclusions when the content of dissolved Ca in the molten steel exceeds 1×10⁻⁶. Also, the results show that adding more calcium into the molten steel would lower the contents of Al₂O₃ and MgO and increase the CaO content of the inclusions, while the change in SiO₂ content is little.     

BOF--LF--CC生产SWRH82 B硬线钢的洁净度研究

采用系统取样与实验室综合分析,对BOF-LF-CC工艺生产的SWRH82B钢洁净度衍变规律进行研究。结果表明,钙处理后钢中T[ O]和显微夹杂物数量显著下降,轻微增氮;浇铸过程增氧增氮严重;铸坯中<5μm显微夹杂占97%,主要是棱角分明的纯Al2 O3夹杂,球状复合氧化物与CaS和MnS的复合夹杂,简单氧化物或氮化物与MnS的复合夹杂;LF精炼后钙处理,脱氧显著,但使得铸坯中出现很多Al2 O3硬性夹杂,对SWRH82B盘条质量造成严重的危害;中间包结构不合理,卷渣、内衬侵蚀和二次氧化严重,连铸过程钢液洁净度下降。     

添加剂对悬浮浇注钢夹杂物及力学性能的影响

研究了悬浮浇注钢坯时加入稀土、铝、锰等元素对钢中非金属夹杂物及钢坯力学性能的影响，结果表明，稀土、铝和锰均可有效地改善夹杂物的形态、尺寸和分布，使钢坯塑韧性提高，其中以稀土和铝的作用更为明显。它们在钢液中与氧反应，形成大量分散细小的氧化物颗粒，使夹杂物的有害作用降低。当稀土以一号稀土合金形式加入时，造成夹杂物偏差，使钢的力学性能恶化。     

渗硼层过渡区组织的研究

研究了纯铁、碳钢及低合金钢的渗硼层与基休之间形成的过渡区的组织和性能。低、中碳钢渗硼层过渡区的晶粒异常粗大，而纯铁及高碳钢的渗硼层过渡区组织无异常粗大现象。中碳钢的过渡区在紧靠硼化物层的窄小区域内有富碳现象，但整个过渡区并不富碳。渗硼过渡区的异常粗大组织主要是由于过渡区中的硼与ＡｌＮ作用后形成ＢＮ，使ＡｌＮ的阻碍奥氏体晶粒长大作用减弱而造成的。高碳钢渗硼层前沿的羽毛状组织中包含有 Ｆｅｓ（Ｃ．Ｂ）及 ＦｅＢ这两个相。     

稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程. 实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS﹢硅铝酸盐夹杂转变为La2 O2 S﹢LaAlO3 ﹢MnS﹢硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体﹢贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除, MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.     

应用镁蒸气对模具钢中夹杂物变性的研究

D2冷作模具钢最常见的失效形式为磨损失效,改善夹杂物的数量、形态和分布能降低钢的磨损率.利用颗粒镁在高温下生成镁蒸气,并通过高纯氩气携带通入钢液中,考察了镁对钢中非金属夹杂物的变性效果.实验结果表明,镁蒸气通入钢液后,钢中非金属夹杂物尺寸明显变得细小,夹杂物的成分从单纯的Al2O3和Al2O3与Cr,Mo和V等合金氧化物的复合产物向富MgO的MgO和Al2O3复合夹杂物转变.铸态组织的观察结果表明细小夹杂物在钢液中的残存对于凝固和相变过程中钢的晶粒细化有利.     

坩埚材质对55SiCr弹簧钢中夹杂物的影响

实验采用MoSi₂炉研究了MgO,MgO-CaO两种耐火材料对55SiCr弹簧钢中夹杂物的影响.结果表明,MgO,MgO-CaO两种坩埚冶炼均能使钢种成分控制在目标范围内,但与MgO坩埚相比,MgO-CaO坩埚净化钢液的效果更好:一方面,经MgO-CaO坩埚冶炼的55SiCr弹簧钢,钢中P,S,酸溶铝［Al］_s 以及全氧T.O质量分数分别降低至56×10^-6,10×10^-6,≤5 ×10^-6,以及4×10^-6;另一方面,钢中夹杂物的平均直径由1.376μm降低至1.222μm,夹杂物尺寸＜2μm的比例由79%上升至89%.这主要是因为碱性MgO-CaO坩埚兼具脱磷、脱硫、脱氧的作用,同时CaO还能与钢中的Al₂O₃夹杂物发生反应,生成熔点更低的复合夹杂物,因此更容易上浮去除,进一步净化钢液.     

镁对H13模具钢中夹杂物变性的影响简

本文研究了镁对H13模具钢中夹杂物的影响,对H13钢中夹杂物的变性进行了热力学计算,分析了镁对夹杂物成分、形貌和粒径分布的影响。结果表明,镁处理H13钢后,夹杂物由Al2 O3转变为MgO·Al2 O3,复合型夹杂物的析出位置也发生了改变,夹杂物粒径变小。镁处理使钢中1μm左右的夹杂物增多,2μm以上的夹杂物减少,随着镁含量的升高,粒径的变化更明显。铝质量分数为0．01％～0．03％的H13钢中,微量的镁就可促使MgO·Al2O3夹杂物形成,镁质量分数超过1×10^-4会导致H13钢中MgO·Al2O3完全消失,镁质量分数在3×10^-5～5．5×10^-5时钢液中镁铝尖晶石的数量达到最多。     

超纯铁素体不锈钢中TiN析出的动力学分析

采用动力学的方法研究超纯铁素体不锈钢凝固过程中Ti、N的偏析及冷却速率对TiN夹杂析出的影响。结果表明,超纯铁素体不锈钢凝固过程中,Ti的富集程度稍低于N;凝固末期残余液相中[Ti]和[N]的浓度分别提高至其初始浓度的2.5倍和3.2倍;随着钢液的逐渐凝固,析出的TiN颗粒尺寸增大;随着冷却速率的增大,析出的TiN颗粒尺寸减小,但析出时间几乎不受影响,冷却速率分别为10、20、30K/s时,TiN颗粒尺寸分别为7.1、4.8、3.9μm;其他条件相同时,随着钢中初始Ti含量或N含量的减少,凝固析出的TiN颗粒尺寸减小且析出时间推迟;相比Ti含量对TiN夹杂尺寸的影响,N含量的影响更为显著。     

新型中间包结构数学模拟

为了延长钢水在中间包内的停留时间、减少卷渣和改善夹杂物的上浮排出,提高铸坯的质量,通过对中间包结构发展的分析,提出了新型中间包结构——导流隔墙和导流管结合。同时,应用FLUENT软件对新型的中间包结构进行了数学模拟,计算了新型中间包结构内的钢液流动。结果表明,新型中间包结构内钢液流动合理,有利于中间包内夹杂物的上浮排除。     

铝含量对TWIP钢中夹杂物特征及AlN析出行为的影响

采用扫描电镜、X射线能谱仪以及扫描电镜配置的夹杂物自动扫描统计软件(INCAFeature)表征了Fe-Mn-C(-Al)系TWIP钢中夹杂物的成分、形貌和数量,考察了Al质量分数在0.002%~1.590%的四种TWIP钢中夹杂物的特征和Al含量对AlN析出行为的影响.并在此基础上,采用了适合TWIP钢中高锰高铝特点的热力学参数对AlN夹杂物进行了系统的热力学分析.研究表明,在含有相似N质量分数(0.0078%~0.0100%)的TWIP钢中,当钢中Al质量分数升高至0.75%时,AlN夹杂物开始在钢中析出,并在MnS(Se)-Al2O3上局部析出形成MnS(Se)-Al2O3-AlN复合夹杂;当Al质量分数升高至1.07%时,热力学计算表明AlN已经可以在TWIP钢液相中形成,经不断长大后在MnS(Se)夹杂物表面局部析出形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物;在Al质量分数为1.59%的TWIP钢中,AlN的平衡析出温度比其液相线温度高出42 ℃,在液相中形成的AlN可以作为异质核心,MnS(Se)夹杂在其表面包裹形成MnS(Se)-AlN复合夹杂物.另外,在Fe-18.21%Mn-0.64%C-1.59%Al体系的TWIP钢中,AlN在液相中析出所需的最低氮的质量分数仅为0.0043%.因此,在TWIP钢的冶炼过程中,应尽可能的降低钢中的氮含量,避免生成过量的AlN夹杂.     

非调质钢中钛氧化物冶金行为

通过热力学计算及实验,研究了含钛汽车用非调质钢在液态和凝固过程中含钛夹杂物的析出规律.研究表明,通过调整非调质钢中O,Al和Ti的含量,可以控制夹杂的形态和尺寸,从而得到细小、弥散非金属夹杂物作为针状铁素体的形核核心,细化钢的组织,提高钢的强度和韧性.     

不同碱度精炼渣系对弹簧钢夹杂物的影响

哈贝马斯对《启蒙辩证法》的否定性解读,使得该著中的拯救逻辑遭到歪曲。由哈贝马斯的解读所延伸出的对《启蒙辩证法》拯救逻辑的美学化和精神分析化的重构与阿多尔诺的哲学思想相矛盾,由此我们必须重新反思哈贝马斯的解读模式。《启蒙辩证法》并非仅仅局限于工具理性批判,它通过有规定的否定达到了对现代启蒙当中现实权力因素的内在批判,它因此并没有彻底否定启蒙也没有重新树立新的乌托邦。对自然的回忆的拯救逻辑意味着思想必须对自身展开批判,以达到重新正视社会现实中的苦难现象,从而解构抽象主体的优先地位。     

600mm 35CrMo钢立式连铸圆坯宏观组织分析

基于中原特钢股份有限公司立式连铸工艺与CAFE形核理论,建立了Φ600 mm 35CrMo钢立式连铸圆坯传热凝固耦合模型,采用薄片移动边界法对圆坯宏观组织进行数值模拟,分析了钢液浇注过热度和二冷水制度对宏观组织的影响,并在现场进行了Φ600 mm 35CrMo钢圆坯的连铸生产。结果表明:圆坯宏观组织形貌模拟结果与现场低倍组织相一致,过热度为40℃时中心等轴晶率为29.16%。当过热度由30℃升高到50℃时,晶粒数由9 332个减小到7 155个,降低了23.33%;晶粒平均半径由1 302μm增大到1 622μm,增大了24.58%;中心等轴晶率由35.75%减小到21.13%。当冷却强度由弱冷变为强冷时,晶粒数由9 391个减小到7 228个,晶粒平均半径由1 259μm增大到1 576μm,中心等轴晶率由36.05%减小到23.04%。