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。     

Ca,Si和RE对AZ91合金的组织和性能的影响

Ca,Si和RE合金化和复合合金化AZ91的研究结果表明：Ca单独加入合金中和Ca,Si或Ca,RE同时加入合金中都能明显改善AZ91合金的铸态组织，Si和RE在合金中以Mg2Si和Al11RE3颗粒相形式存在，而Ca则主要溶解于β-Mg17Al12中，未形成新相，DTA分析表明，Ca溶入Mg17Al12后提高了它的熔点，亦即提高了它的热稳定性，这一点对合金的高温性能十分有益，使合金的蠕变性能得到大幅提高，性能最好的是含0.3%（指质量分数，下同）的Ca和2％的RE的合金，它在200℃/50MPa下的蠕变速率相对于基体合金AZ91降低了一个数量级，单独加入Ca对铸态AZ91合金有脆化作用，但Ca,Si或Ca,RE复合加入则能大幅提高AZ91合金的室温和高温强度，同时保持了与AZ91基体合金相同的或更好的塑性。     

微量元素钙在预硬型塑料模具钢中的行为及作用

对微量元素钙在硫钙复合系预硬型塑料模具钢5CrNiMnMoVSCa(简称5NiSCa)中的行为和作用进行了研究.结果表明,钙可使硫化物变质,促进硫化物纺锤化,其纺锤化的程度和Ca/S有密切关系;钙也可使氧化物变质,即使其成为夹心硫化物的夹心和易切削相.钙的这种变质行为能较大幅度地提高5NiSCa钢在预硬态(HRC35～45)下的切削加工性和等向性能,有效地克服单一硫系预硬型塑模钢的弱点.     

用CaC_2-CaF_2熔剂对高锰钢(Mn13)喷吹还原脱磷时脱磷能力的理论分析与探讨

通过热力学与动力学的分析阐明了 CaC_2—CaF_2熔剂对高锰钢喷吹还原脱磷时温度对脱磷效果起决定性的影响。当喷吹时钢液温度低于钙的沸点(1490℃)、高于CaC_2分解温度时,分解出来的Ca是液态:当喷吹时钢液温度高于试验条件下Ca的实际沸点时,分解出来的Ca呈气态。根据液态Ca与气态Ca还原脱磷时AK值的比较,证明液态Ca的脱磷能力大于气态Ca。溶解在钢液中的Ca数量有限,对脱磷不起主要作用。由此讨论了含碳高锰、高铬铁熔体及低碳不锈钢用CaC_2(Ca)-CaF_2熔剂喷吹还原脱磷时为获得良好脱磷效果的合适温度要求。     

高级别管线钢钙处理冶金效果研究

针对管线钢L360QS进行了钙处理实验研究,考查钢液中[Ca]、[S]对夹杂物变性的影响.结果表明,钢中的硫被脱到0.002%～0.003%(质量分数)范围内的较低水平,脱硫率最高达85.0%,与实验预期吻合.随着钢液中[S]增加,夹杂物中CaS+MnS的平均质量分数相应增加,但夹杂物中的CaS含量不一定增加.钙对夹杂物变性作用非常明显,[Ca]相对高的管线钢,其夹杂物绝大多数都变性为球形的含CaS钙铝酸盐复合夹杂,不存在MnS夹杂和MgO.Al2O3夹杂.为使氧化夹杂和硫化夹杂都变性完全,钢液中的硫的质量分数应控制在0.002%左右,钙的质量分数应控制在0.003 5%～0.004 0%,且[Ca]/[S]>1.9.     

低碳高硫含锡锑复合易切削钢

对复合添加少量Sn和Sb或Sn和Bi的低碳高硫易切削钢做了切削和高温热塑性实验. 结果表明:试样在长时间的高速切削条件下刀具后刀面磨损很小,其易切削性能明显优于SAE1215钢. 含Sn和Sb的钢样在750～950℃温度范围内塑性较差,在1050～1300℃范围内具有良好的塑性. 扫描电镜及能谱分析表明:钢中Sn和Sb元素在晶界、MnS夹杂物内及MnS边界处均存在;大部分的Bi元素附着在MnS夹杂物上,一部分弥散分布在钢的基体中;钢中MnS夹杂主要呈球状和纺锤状.     

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     

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·     

颗粒镁铁水脱硫率与镁利用率研究

通过对宣钢脱硫站77组生产数据进行多元线性回归得到了在单吹颗粒镁铁水脱硫时吨铁镁的消耗xMg(kg/t)、喷吹时间t(s)、铁水初始硫含量[%S]0、脱硫量xS、铁水温度T(K)和吨铁镁粒的喷吹速率VMg与脱硫率和镁的利用率的数学模型.通过对数学模型的研究发现:脱硫率随吨铁镁耗量、初始硫含量的增加而增加,随喷吹时间、温度和镁喷吹速率的增大而降低.镁利用率随吨铁镁耗量、喷吹时间及喷吹速率的增加而减少,随喷吹时间的延长、镁喷吹速率、铁液中初始硫含量及温度的升高而升高.在合适的吨铁镁消耗量的情况下,要提高脱硫率和镁利用率,应该在保障脱硫时间的前提下,降低吨铁镁喷吹速率,减少喷吹时间.     

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。     

Ce对0.2C-0.5Si-1.5Mn钢液洁净度与夹杂物变性的研究

为提高低合金高强度钢的强、韧性能并扩大其应用范围,以应用广泛的0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢为研究对象,采用Q345H型钢板为原料,在真空感应炉熔化后添加稀土元素(Ce),制备了4种不同Ce含量的低合金钢试样。通过实验分析和热力学计算,研究了Ce含量对0.2C-0.5Si-1.5Mn系低合金高强度钢液的净化度和夹杂物变性的影响规律。结果表明,钢液中Ce的质量分数在0.001%～0.045%时,钢的洁净度显著提高;当Ce的质量分数为0.012%时,可把钢中O、S脱除到0.000 9%、0.001 0%;同时,Ce使夹杂物球化、细化,可将15μm带棱角的Al2O3-SiO2夹杂物和原长条状、大体积的MnS夹杂物转变为1～2μm,甚至纳米级稀土复合夹杂物。同时还探讨了Ce元素在钢液中的洁净化和夹杂物变性机理。     

MnS添加方式对Fe－Cu－C－MnS烧结钢力学性能影响

比较了混合法及预合金法添加ＭｎＳ的Ｆｅ－Ｃｕ－Ｃ－ＭｎＳ烧结钢中ＭｎＳ分布特点和钢的力学性能的差异。结果发现：采用混合法添加ＭｎＳ时，存在于铁颗粒间的ＭｎＳ将影响铁颗粒间的烧结，降低了铁颗粒间连接强度，降低了烧结钢的力学性能；而采用预合金法添加ＭｎＳ时，ＭｎＳ均匀分布于烧结体内部，对铁颗粒间烧结影响很小，故不影响Ｆｅ－Ｃｕ－Ｃ－ＭｎＳ烧结钢的力学性能。     

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La对5CrNiMo模具钢力学性能的影响

研究了加入稀土La后5CrNiMo钢的强度、硬度、冲击韧性变化;并在相同热处理工艺条件下,与不添加稀土La的5CrNiMo钢进行对比. 结果表明:稀土La加入量在适当的范围内可显著提高钢的强度、硬度和冲击韧性;当稀土La质量分数为0.033%时,5CrNiMo钢可获得最好的综合力学性能.     

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.     

合金工具钢的组织结构和力学性能的研究

淬火合金工具钢的基体组织是隐针马氏体,对这种马氏体的组织形态和亚结构的研究目前国内外报导得不多,见解亦不统一.为了探明一些至今尚末澄清的问题,本文以透射电子显微分析术的主要手段对淬火(包括低温回火)合金钢中的隐针马氏体及其它组成相的形态进行逐一分析.为了配合生产应用,测定了试验钢在不同热处理状态下的强度和塑性、韧性,以期达到从调整组织结构出发优化力学性能的目的.     

冷轧SX55双相钢点焊性能的研究

研究了鞍钢试生产的ＳＸ５５双相钢的点焊性能，探讨了点焊的最佳工艺，结果表明，ＳＸ５５双相钢点焊的可焊性区间比低碳深冲钢宽一倍。点焊延性比高，说明ＳＸ５５双相钢点焊接头具有良好的韧性和较低的缺口敏感性。     

预硬型贝氏体钢中合金元素的作用

研究了新型预硬型贝氏体钢（Ｙ８２）的合金设计及性能,分析了合金元素Ｓｉ, Ｓ, Ｃａ 的作用。结果表明： 新型预硬型贝氏体钢（Ｙ８２）成分简单,价格低廉,空冷淬透性好; 合金元素Ｓｉ改变了奥氏体连续冷却转变曲线（ＣＣＴ）的位置,使ＣＣＴ曲线中贝氏体转变区向右下方移动。使贝氏体转变发生在较低的温度,可以形成细小的针状下贝氏体,从而提高了钢的机械性能; 合金元素Ｓ提高了钢的易切削性,元素Ｃａ 对夹杂物有变质作用,使钢中ＭｎＳ形成一种特殊的形态,因而使Ｙ８２ 在预硬状态时（硬度约为３５～４０ ＨＲＣ）仍具有良好的切削加工性能。     

多元低合金空冷贝氏体铸钢的组织与性能

以A3废钢为主要原料,添加Si, Mn, Cr, Cu等多种微量合金元素,加入少量Mo、稀土进行微合金化和变质处理,在空冷条件下,获得了综合性能优良的贝氏体钢.主要研究了该钢的成分、组织和性能之间的关系.结果表明,低合金空冷贝氏体钢的生产工艺简单,贵重合金元素加入量少,生产成本低,具有优良的强韧性和耐磨性,综合效益显著.