稀土元素对Fe—Cr-2Mo钢夹杂物形态及耐磨性的影响

真空熔炼不含稀土元素和稀土元素质量分数为0.1%的Fe-Cr-2Mo合金钢,对其夹杂物组成和形态进行分析,在MM-200型环/块磨损机上进行环/块型磨损试验,并根据磨损试样表面形貌分析了磨损机理.结果表明,Fe-Cr-2Mo合金钢中添加0.1%的稀土后,组织中Mn的S,O夹杂物转变为稀土的S,O夹杂物,其形态由不规则的长条状转变为细粒状;稀土元素使钢的耐磨性明显提高,其磨损机理主要是犁削和疲劳剥落.     

关于20CrMnTiRS钢易切削机理的研究

本文利用电子探针、扫描电镜,QTM-720自动图象分析仪及x-射线衍射等技术,较详细地研究了在复合加入RE和S的20CrMnTiRS钢中夹杂物的组成、形态与数量的变化及其在切削过程中的行为与作用。结果表明,复合稀土夹杂物的形成,不但能保证基础钢的机械性能与工艺性能不变,还能使钢的切削加工性获得明显改善。RE对该钢易切化机理的作用主要表现为在含TiC的硬质合金刀具表面上形成覆盖膜以及复合稀土夹杂物有“包裹作用”。     

稀土对硫易切削奥氏体不锈钢切削性与耐蚀性的影响

本文研究了稀土对硫易切削奥氏体不锈钢切削性能及耐蚀性的影响,结果表明,由于稀土的加入,改变了硫化物的组成和形态,并显著降低了一些氧化物夹杂(Al_2O_3,SiO_2等)对切削性能的有害影响。当稀土和硫的加入量适宜时,不仅钢的切削加工性能得到显著改善,而且在H_2SO_4,HNO_3以及3％NaCl溶液中的耐蚀性也接近甚至优于基础钢。     

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·     

稀土在低合金易切削钢中的应用——20CrRES钢的研究

本文利用电子探针,Quantimet-720 自动图象分析仪及X 射线衍射等手段对稀土夹杂物的组成与形态进行了较为详细的观察和分析。结果表明,20Cr 钢中加入以 Ce为主的稀土元素改变了钢中夹杂物的组成及形态,从而大大提高了钢的切削加工性能,同时也保证了钢的机械性能及有关的工艺性能。在含 TiC 硬质合金刀具的表面上发现了稀土夹杂物的覆盖膜以及稀土夹杂物的包裹作用,这二者均为该钢易切化的重要机理。     

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...     

稀土对2Cr13不锈钢夹杂物的变质及对冲击韧性的影响

采用金相、扫描电镜和能谱等分析手段研究了稀土元素铈对2Cr13不锈钢中夹杂物的变质作用以及对冲击性能的影响.结果表明:稀土元素改善了2Cr13不锈钢夹杂物的形貌和大小,未加稀土的钢的断口是典型的解理断裂,加稀土后钢的断口是准解理+韧窝型,韧窝中出现的细小球状稀土硫氧化物夹杂是其转变的主要原因;加微量稀土元素铈的试样低温横向冲击性能比未加稀土的试样大幅度提高,-40℃时提高了54.55%.     

Ce0.6Zr0.35RE0.05O2（RE=Y，La，Nd，Pr）固溶体的性能研究

采用共沉淀法制备了不同稀土元素改性的Ce0.6Zr0.35RE0.05O2(RE=Y,La,Nd,Pr)固溶体,并用XRD,H2-TPR等方法对其晶相结构、还原性能和高温热稳定性进行研究.结果表明,稀土元素Y,La,Nd,Pr掺入Ce0.6Zr0.4O2固溶体,所形成的三元混合氧化物均为萤石型立方晶相结构的均相固溶体,并未出现所掺杂稀土氧化物的晶相,且高温老化后,物相结构稳定.与Ce0.6Zr0.4O2固溶体比较,稀土元素的掺杂,明显改善了其还原性能及高温热稳定性.     

稀土元素在冶金熔体中的物理化学特性

1.稀土元素在纯铁液、生铁液以及熔渣中之挥发量均较小。其与熔渣、大气以及耐火材料均有剧烈的作用,致使金属中稀土残留量较少且不稳定。稀土硫化物等稀土夹杂物上浮符合一级反应规律,稀土在金属熔体中之扩散、烧损也符合一级反应规律,但斜率较小。 2.稀土元素与粘土砖、高铝砖、镁砖、铝镁砖、硅砖、刚玉、电熔氧化镁、氧化锆等多种耐火材料均有不同程度的作用。其作用产物会剥落而进入钢液形成稀土夹杂。稀土脱氧、脱硫产物以及与耐火材料作用产物上浮时有相当一部分未浮至液面而粘附在坩埚壁上,这一实验结果有助于了解钢包中非金属夹杂物的去除机理。用自射线照相研究了稀土与耐火材料作用机理。 3.各单一稀土金属加入铸铁液时之吸收率按递减的顺序可排列为:Y≈Dy≈Gd>Ce≈Sm≈Nd≈Pr>La。按单位稀土原子浓厚的脱硫率的递减顺序则为:La≥Sm≥Ce≈Pr≈Nd>Y≈Dy≈Gd。用~(35)硫自射线照相证实了稀土在钢液脱硫及回硫现象。 4.用金相显微镜、电子探针、X光结构分析研究了各单一稀土元素在铸铁液中所形成之物相及其特征。稀土物相多为RE_2O_2S,RES,RE_2S_3,REAlO_3、C_3C_2用Y_2C_3等。 5.用~(141)Ce测定了铈在CaO-SiO_2-Al_2O_3及CaO-SiO_2-Al_2O_3-CeO_2两渣中之扩散系数及其与温度的关系。     

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%.     

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。     

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。     

高速重轨矫正圈用9Cr2MoRE钢的开发研究

通过添加不同含量的稀土元素,对比研究稀土含量对9Cr2Mo钢奥氏体晶粒度、相变点、抗拉强度及耐磨性的影响.研究结果表明,稀土元素可以有效细化9Cr2Mo钢的奥氏体晶粒,当稀土加入量为0.10%时,晶粒长大速率降低最明显.添加质量分数为0.1%的稀土后,9Cr2Mo钢的抗拉强度明显提高,塑性和延展性也有所改善.加入稀土元素后,9Cr2Mo钢在磨损过程中可以避免出现大块疲劳剥落现象,提高了耐磨性.     

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。     

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.     

肉桂酸—邻菲罗啉—稀土三元固体配合物的合成

肉桂酸稀土配合物已有研究,但肉桂酸-邻菲罗啉与稀土混配配合物的合成至今尚未见报道。本文合成了13种肉桂酸-邻菲罗啉-稀土三元固体配合物,经元素分析和红外光谱分析,确定配合物的组成为RE(Phen)L_3(RE为除Pm、Tm和Lu外所有稀土元素,L为C_6H_5CH=CHCOO~-)。1 配合物制备1.1 试剂及纯度本实验所用稀土氧化物均为上海跃龙化工厂生产,纯度大于99.9％;肉桂酸为第二军医大学生产,分析纯;邻菲罗啉,分析纯,上海试剂三厂生产;其它试剂均为分析纯。     

科技成果选载

特殊钢中稀土处理技术的开发研究是“七五”国家重点科技攻关项目。经过大量试验研究,产品试制与用户考核,完成了攻关目标,研究成果达到国际先进水平。 我校主要承担稀土作用规律及机理研究,采用实验室研究和生产试验相结合研究方法,对特殊钢中稀土净化钢液作用与最佳控制,稀土夹杂物形成规律与预测,稀土对硫化物变质作用及韧塑性影响,稀土对氧化物夹杂变质作用及疲劳性能影响和稀土在钢中微合金化作用     

硫化物夹杂形态对硅锰钢冲击韧性的影响

针对硅锰钢履带板冲击韧性波动范围大、冲击韧性低这一生产中急待解决的问题,主要研究了硫化物夹杂对冲击性能的影响,发现硫化物的形态是影响冲击性能的主要因素。当钢中硫化物形态以球形、多角形的Ⅰ、Ⅲ为主时,钢的冲击性能良好;当钢中硫化物形态长务链形、网状的Ⅱ型析出时,将会对钢的冲击韧性产生不利的影响。硫化物的形态主要受钢中稀土残余含量的影响,当稀土残余含量ｗ（Ｒｅ）〉０．０４％、残余稀土与Ｓ含量的比值ｗ（     

球状稀土夹杂物改善易切削钢切削性能机制的研究

通过自行设计的高温显微切削装置,在不同温度上对含有球状稀土硫化物夹杂的易切削钢进行了高温显微切削实验,观察到球状稀土硫化物夹杂在显微孔洞扩展过程中发生滚动。通过分析认为,在切屑形成过程中,球状夹杂物在显微孔洞中的滚动是改善易切削钢切削性能的重要因素之一。     

稀土元素铈对钢的凝固和枝晶偏析的影响

本文用热分析法,金相法和电子探针微区分析考祭了铈对35GrNi3MoV和20GrMoV二种低合金钢的凝固和枝晶偏析的影响。实验结果表明:稀土元素铈加入钢中,减轻了钢液—固转变的过冷,推迟钢的包晶反应进行;细化初次晶粒,细化等轴晶的二次枝晶臂;并在不同程度上减轻了Cr、Mo、V、Mn、Si、Ni等元素的枝晶偏析。