氢还原—极谱法定硫

在600～900℃的温度范围内,用氢气还原—极谱分析法测定了碱土金属硫化物MgS、CaS和BaS以及稀土硫化物RB_2S_3与稀土硫氧化物RE_2O_2S被H_2还原时S的析出率,以寻求用H_2还原法分离钢铁试样中FeS与其它碱化物的条件。 在800℃时,各硫化物被H_2还原程度按以下顺序递减:FeS>MgS≥RE_2S_3>RE_2O_2S≥CaS≈BaS。     

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.     

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·     

稀土在蠕墨铸铁中的适宜残留量范围

研究了用铈组混合稀土金属和1号稀土硅铁合金作为蠕化剂时的残留量上限RE_(max),下限RE_(min),残留量范围ΔRE。得出用混合稀土金属处理蠕铁时RE_(max)=0.110％,RE_(min)=0.038％,ΔRE;0.072％.而用1号稀土硅铁合金处理时,RE_(max)=0.091％,RE_(min)=0.037％,ΔRE=0.054％。并在此范围内两者的蠕化率都与稀土残留量有线性关系。本文还研究了硫对蠕铁中稀土残留量范围的影响。     

304和321不锈钢连铸水口结瘤的不同机理

分析了304和321不锈钢连铸水口结瘤物的物相,探讨了结瘤机理.结果表明,304水口结瘤物主要由Al2O3,MgO·Al2O3和少量细小的金属颗粒构成,结瘤层较薄,对正常浇铸的影响不显著,控制钢中Al＜0.01%,可改善其结瘤.321连铸水口结瘤有TiN和CaO·TiO2两种类型:TiN型结瘤物主要由TiN和少量金属组成,控制措施是保持钢中钛氮积小于3.5,Al＜0.01%;CaO·TiO2型结瘤物由CaO·TiO2-MgO·Al2O3和大量金属构成,尽可能减少钢中CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物的数量和避免二次氧化,可改善CaO·TiO2型结瘤,适当提高浇铸温度可缓解CaO·TiO2型结瘤.     

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.     

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。     

锆英石复合铸口砖防止加稀土钢水结瘤

钢包水口结瘤是加稀土钢推广应用中的一项技术难关。试验从提高水口材质的耐蚀性出发,并考虑到锆英石导热率高的特点,成功地研制出以高铝质耐火材料为基、锆英石为内壁的复合水口,采用这种水口,在正常冶炼条件下,用钢包压入法加入稀土,经过     

钛稀土复合处理对C--Mn钢粗晶热影响区组织及韧性的影响

利用Gleeble-1500D热模拟机进行焊接热影响区热循环模拟实验,研究了在焊接热输入为65 kJ·cm-1时稀土单独处理和钛稀土复合处理对C-Mn钢粗晶热影响区组织及冲击韧性的影响,并利用扫描电镜观察和分析了实验钢中的夹杂物和冲击断口形貌,利用光镜观察了热循环模拟后实验钢中的微观组织.实验结果表明:稀土单独处理和钛稀土复合处理的试样微观组织分别主要是晶界铁素体+块状铁素体+针状铁素体和晶界铁素体+晶内针状铁素体.经稀土单独处理的试样中夹杂物为La2 O2 S+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂;钛稀土复合处理的试样中的夹杂主要是La2 O2 S+TiOx+锰铝硅酸盐+MnS复合夹杂.钛稀土复合处理钢中的复合夹杂更细小,有利于形成细小的晶内针状铁素体.钛稀土复合处理极大地改善了实验钢的焊接热影响区低温冲击韧性,比稀土单独处理对试样的冲击性能提升效果更好.     

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...     

稀土钢水口结瘤的研究

本文是以生产厂三吨、十吨减性电炉,三十吨碱性平炉为试验基地(以电炉钢为主),作了一定数量的试验和探索,初步找出了引起水口结瘤的原因和防止水口结瘤的方法,想为稀土钢的推广应用排除障碍,特撰写成文,和同行们商榷。     

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”。     

含碲非调质钢 38MnVS6 水口结瘤成因分析

为调控钢中硫化物的夹杂形态和分布, 提升产品品质, 以碲处理工艺代替钙处理工艺开发了高品质含碲非调质钢 38MnVS6, 但在生产过程中会产生水口结瘤现象. 为分析水口结瘤的形成原因, 采用 X 射线衍射分析(X-ray diffraction, XRD)、扫描电镜分析及热力学计算等, 解析了水口结瘤物的主要物相及与钢中夹杂物的关系, 探究了其与碲处理工艺的关联性. 研究结果表明, 水口结瘤物主要由 CaO$\cdot $2Al$_{2}$O$_{3}$ 和 MgO$\cdot $Al$_{2}$O$_{3}$ 组成, 不含碲相关的物相, 其与钢中的氧化物夹杂成分相近, 因此水口结瘤并不是由碲直接造成的. 在碲处理工艺替换钙处理工艺后, 钢中钙质量百分比浓度不足以将 Al$_{2}$O$_{3}$ 改质为低熔点 12CaO$\cdot $7Al$_{2}$O$_{3}$, 当前钢中 Al 和 Ca 主要生成的钙铝酸盐夹杂为 CaO$\cdot $2Al$_{2}$O$_{3}$. 此外, 钢中残余的少量 Mg 使 Al$_{2}$O$_{3}$ 转变为 MgO$\cdot $Al$_{2}$O$_{3}$, 对应的 Mg 质量百分比浓度为 0.25$\times $10$^{-6}\sim $1.46$\times $10$^{-6}$. 当钢液流经水口时, CaO$\cdot $2Al$_{2}$O$_{3}$ 与 MgO$\cdot $Al$_{2}$O$_{3}$ 在水口内壁相互烧结黏附, 不断聚集增厚, 最终形成水口结瘤.     

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。     

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.     

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.     

稀土元素对于5CrNiMo钢中夹杂物变质的影响

冶炼5CrNiMo钢时,正常出炉后,浇注时分别加入不同含量稀土,并与不加稀土的比较.通过金相显微镜分析发现,加入稀土后的钢中夹杂物完全球化,尺寸均匀,分布较好,并探讨了不同稀土含量的夹杂物的成分和组成元素的分布规律.     

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。     

中间包水口钢液流场的数值模拟

利用Fluent软件,采用数值模拟的方法,研究中间包水口在正常情况下和存在结瘤时流场的形态变化。模拟结果表明:以小方坯为研究对象,拉坯速度为2.3m/s,开口度为66%,夹杂物为Al2O3,无氩气吹入时,当水口结瘤少时,钢液通过结瘤位置时相对于正常情况下钢液流速增大的少;当水口结瘤多时,钢液通过结瘤位置时相对于正常情况下钢液流速增大的多。