圆珠笔头用环保超易切削不锈钢的组织与性能

通过复合添加易切削元素S、Bi和Te,开发了一种圆珠笔头用新型无铅环保超易切削不锈钢,并对材料的组织和性能与同类进口材料进行了对比分析。结果表明,新研发钢中易切削相有MnS、Bi、MnTe及其所形成的复合夹杂物,夹杂物的种类、分布及力学性能与同类进口材料相似。经实际测试,该钢具有良好的切削加工性和书写使用性能,可以替代同类进口材料。     

精炼渣成分对高强度低合金钢中非金属夹杂物影响

采用渣钢平衡的实验方法研究了1600℃下不同碱度和不同Al2O3含量的强还原性精炼渣对高强度低合金钢中非金属夹杂物的影响.结果表明:渣钢反应平衡后,炉渣中CaO和SiO2的质量比为1.9～4.5、Al2O3质量分数为21%～33%,钢中夹杂物主要为球状的CaO-MgO-Al2O3-SiO2系,尺寸在5μm以下,炉渣成分对夹杂物的成分影响很大.夹杂物主要分布在SiO2含量一定的CaO-MgO-Al2O3-SiO2伪三元相图中1 400～1 500℃的低熔点区,随着炉渣碱度的提高和Al2O3含量的降低,部分夹杂物逐渐偏离低熔点区域,夹杂物的总数量逐渐减小.当渣中Al2O3质量分数为21.22%、碱度为3.27时,有大量夹杂物分布在高熔点区域,夹杂物的总数量最小.     

不同脱氧方式对钢中夹杂物的影响

为控制钢液中氮含量,实验了两种不同脱氧方式:(Ⅰ)出钢过程加Al进行强脱氧;(Ⅱ)出钢时不加Al,加入Si--Mn合金进行弱脱氧,在LF进站再喂入Al线进行强脱氧.借助气体分析仪和扫描电镜对不同脱氧方式下钢中氧氮含量和夹杂物进行了分析.两种不同脱氧方式得到最终产品的全氧含量几乎一致,但方式(Ⅱ)对控制氮含量更为有利,可以使氮的质量分数降低约5×10-6;两种不同脱氧方式对最终产品中夹杂物的类型和尺寸影响不大,均为球状的CaS和CaO--MgO--Al2O3夹杂物.文中还推断出了采用Si--Mn弱脱氧时钢中夹杂物的生成过程.     

管线钢中典型夹杂物的热力学分析

通过热力学计算,分析了X80管线钢钙处理后在生成液态钙铝酸盐夹杂物区间内,钢中钙活度和铝含量的关系,确定了生成液态钙铝酸盐夹杂物钙活度的控制范围;计算了钢液铝硫的关系,以及温度对铝硫关系的影响.实验结果表明钢中硫质量分数为20×10-6时,液态夹杂物中的硫化钙溶解度可以达到0.18%.     

MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响

通过实验和有限元计算研究了MnS夹杂对钢中氢扩散行为的影响. 结果表明:当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向平行时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而增加;当MnS夹杂长度取向与氢渗透方向垂直时,氢在钢中的表观扩散系数随MnS含量的增加而降低. 对于具有扩散通道效应和陷阱效应的第二相,它对氢扩散的影响取决于扩散通道效应和陷阱效应的强弱以及第二相的形状、数量和取向.     

无取向硅钢夹杂物来源研究

为判断铸坯中夹杂物的主要来源,在无取向硅钢生产过程中,向钢包、中包覆盖剂及中包表面耐材中分别加入基体重量的10% BaCO3,10% SrCO3,10% La2 O3(质量分数)作为示踪剂,并在相关工序取钢样或渣样,利用扫描电镜和显微镜观察分析夹杂物的形貌和成分。研究表明,无取向硅钢中大型夹杂物主要为SiO2、Al2 O3以及硅铝酸盐,夹杂物的主要来源是保护渣卷入和二次氧化。     

Effect of nonmetallic inclusions on localized corrosion of spring steel

Certain inclusions in high-strength 60 Si2Mn–Cr spring steel result in poor resistance to localized corrosion. In this work, to study the effect of inclusions on the localized corrosion behavior of spring steel, accelerated corrosion tests were performed by immersing spring steel in 3 wt% FeCl_3 solution for different times. The results show that severe corrosion occurred in areas of clustered Ca S inclusions. Sulfide inclusions containing Ca and Mg induced the strongest localized corrosion susceptibility. For the case of(Ca,Mn,Mg)S inclusions, the ability to induce localized corrosion susceptibility is ranked as follows: Mg S Ca S Mn S. Moreover, Ca S,(Ca,Mn)S, and(Ca,Mn,Mg)S inclusions were mainly responsible for inducing environmental embrittlement.     

非金属夹杂物对弹簧钢局部腐蚀的影响

Certain inclusions in high-strength 60Si2Mn–Cr spring steel result in poor resistance to localized corrosion. In this work, to study the effect of inclusions on the localized corrosion behavior of spring steel, accelerated corrosion tests were performed by immersing spring steel in 3wt% FeCl₃ solution for different times. The results show that severe corrosion occurred in areas of clustered CaS inclusions. Sulfide inclusions containing Ca and Mg induced the strongest localized corrosion susceptibility. For the case of (Ca,Mn,Mg)S inclusions, the ability to induce localized corrosion susceptibility is ranked as follows: MgS > CaS > MnS. Moreover, CaS, (Ca,Mn)S, and (Ca,Mn,Mg)S inclusions were mainly responsible for inducing environmental embrittlement.     

超声波功率对高碳钢中夹杂物的影响

研究了超声波功率对加稀土高碳钢中夹杂物的作用. 结果表明:超声处理可以明显弥散、细化和去除加稀土高碳钢中的夹杂物;随着超声波功率的增加,钢中总氧含量明显降低,夹杂物的平均直径明显减小,夹杂物得到一定程度的去除,但是夹杂物的当量个数明显增多. 超声波功率100 W时,高碳钢中总氧的质量分数为59×10-6,钢中夹杂物的当量个数I为134 mm-2,平均直径d为2.91 μm,小于2.31 μm的夹杂物占夹杂物总量的43%以上.     

轴承钢中钙铝酸盐夹杂物的形成及控制

研究了轴承钢生产中各因素对钢中D类夹杂物形成的影响.对国内某特殊钢厂轴承钢中夹杂物进行了检验分析,发现钢中D类夹杂物存在多种形式;通过感应炉重熔实验,发现钢中Al含量对夹杂物的影响很大,Al过量,在MgO炉衬条件下,会大量生成MgO·Al2O3;当钢中Ca含量较高时,夹杂物全部变性为球状钙铝酸盐.研究表明,控制钢水中Ca、Mg和Al成分,是控制D类夹杂的重要手段.通过工厂试验证明,特定炉渣改性和成分优化对D类夹杂物有一定的改善作用.     

Al-Ti-Mg复合脱氧对钢中夹杂物及组织的影响

通过采用Fe-50%Ti、Ni-16.7%Mg和Fe-70.74%Si等合金对工业纯铁脱氧,研究了Al-Ti-Mg复合脱氧低碳钢中夹杂物的类型和尺寸分布规律以及钢的铸态组织.实验结果表明:Ti处理比未加Ti处理试样夹杂物总量增加400mm-2,而且夹杂物明显细化;Ti-Mg复合脱氧,钢中夹杂物的总量相对于Mg单独处理增加200 mm-2;Ti处理后,奥氏体晶粒内出现大量针状铁素体.对比而言,Al-Ti-Mg复合处理钢中针状铁素体分布最为均匀,无块状铁素体出现.     

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.     

结晶器内钢液流速对IF钢宽板坯表层夹杂物分布的影响

对BOF-RH-CC生产Ti-IF钢宽板坯的表层夹杂物进行研究.采用非水溶液电解法从钢中分离夹杂物,并用SEM/EDS分别对其形貌和成分进行检测,获得典型夹杂物的分布规律.通过测定钢坯不同部位的枝晶偏角,计算结晶器中钢液的流速,并用软件进行模拟比较.结果表明,实际最大流速为模拟结果的1.93倍,边缘部位钢液流速与模拟的结果基本符合;随着钢液流速的下降,铸坯表层夹杂 物平均直径增大了 9.5%.     

帘线钢中Ti夹杂物研究

为完善Ti夹杂去除工艺以控制其生成和尺寸,采用激光剥蚀电感耦合等离子体质谱仪测定了80级帘线钢冶炼过程钢水样中Ti含量,发现平均Ti含量在电炉出钢→精炼→连铸工序呈先上升后下降趋势.TiN生成热力学、凝固偏析及长大动力学计算表明:在目前南钢80级帘线钢炼钢和连铸控制条件下,TiN只能在凝固率大于98%的两相区或固相区生成;凝固冷却速率越大,TiN析出尺寸越小;TiN析出尺寸为3～7 μm,与实际金相样观察到的尺寸基本一致.     

低合金高强钢中非金属夹杂物的改性

借助热力学软件Thermo-Calc和ASPEX自动扫描电镜等分析手段,研究了低合金高强钢精炼过程渣--钢反应和钙处理对夹杂物改性行为的影响.通过提高炉渣碱度和w(CaO)/w(Al2O3)值以及降低炉渣氧化性等措施,钙处理前钢中Al2O3夹杂物转变为靠近1600℃液相区的CaO--MgO--Al2O3复合夹杂物和少量的MgO.Al2O3尖晶石.在渣--钢反应对Al2O3部分变性的基础上,钙线喂入量每炉由优化前的800 m减少到300 m仍能达到夹杂物改性的目的.     

应用DLA模型模拟钢中夹杂物集团凝聚

为探索钢水中大量粒子的凝聚过程,应用分形理论的DLA模型,对粒子集团凝聚行为进行了模拟研究. 结果表明,模拟得到的凝聚体与钢中簇状类型夹杂物的形状相似. 根据分形理论可以认为它们的凝聚过程遵守同一规则. 大量粒子凝聚时先是各自凝聚成小集团,然后再合并成大集团. 形成相等尺寸的粒子集团所需时间不同,初始条件相同形成的粒子集团形状不同. 粒子凝聚速度随其移动步长和粒子浓度增大而加快,夹杂物粒子平均移动步长主要受钢水粘度和粒子尺寸影响. 粒子集团大小分布随凝聚时间和粒子平均移动步长而变化.     

82B硬线钢精炼渣和夹杂物研究

从A12O3活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响．采用Factsage软件对CaO—A1203-SiO3-MgO（8％）-CaF2（8％）炉渣中A1203,活度进行了计算,并研究了碱度和（MgO）含量对A12O3度的影响．当炉渣碱度从1．0增加到2．0时,炉渣中A1203活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2．0增加到3．8时,A1203活度变化幅度很小;（MgO）质量分数分别为5％和8％的渣,A1203活度差距较小;在碱度高的炉渣中[A1]。容易被从炉渣还原到钢水中．在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2．5—3．0．     

Effects of elemental Sn on the properties and inclusions of the free-cutting steel

A new environment-friendly free-cutting steel alloyed with elemental Sn (Y20Sn) was developed to meet the requirements of machinability and mechanical properties according to GB/T8731-1988. The machinability of the steel is enhanced by the segregation of elemental Sn at grain boundaries. The effect of Sn segregation on intergranular brittle fracture at normal cutting temperature from 250℃ to 400℃ is confirmed. The formation mechanism of main inclusions MnS is influenced by the presence of Sn and the attachment of Sn around MnS itself as a surfactant, and this mechanism also explains the improvement in machinability and mechanical properties of the steel. In the steel, the relevant inclusions are mainly spherical or axiolitic, and are uniformly distributed in small volume. Such inclusions improve the machinability of the steel and do not impair the mechanical properties as well. Experimental results demonstrate that the appropriate content of Sn in the steel is 0.03wt% to 0.08wt%, and the remaining composition is close to that of standard Y20 steel.     

Effect of magnesium addition on inclusions in H13 die steel

The effect of magnesium addition on the number, morphology, composition, size, and density of inclusions in H13 die steel was studied. The results show that the total oxygen content in the steel can be significantly decreased to 0.0008wt%. Al₂O₃ and MnS inclusions are changed into nearly spherical MgO·Al₂O₃ spinel and spherical MgO·MgS inclusions, respectively. The number of inclusions larger than 1 μm decreases and the number of inclusions smaller than 1 μm increases with increasing magnesium content. V(N,C) precipitates around MgO·Al₂O₃ and MgO·MgS inclusions during solidification of liquid steel. The densities of MgO·Al₂O₃ spinel inclusions are lower than that of alumina inclusions. With increasing magnesium content in the Mg-containing inclusions, the density of inclusions decreases, leading to the improvement of inclusion removal efficiency.     

齿轮钢氧含量及夹杂物控制技术研究

利用热力学软件计算了齿轮钢氧含量与夹杂物成分控制、夹杂物转变条件.结果表明,20CrMoH钢中具有较高塑性的非金属夹杂物成分(质量分数)为:SiO2 0%～10%、Al2O3 22%～55%、CaO 42%～60%、MgO 5%～10%,与之平衡的钢液中铝的质量分数大于0.020%,钙的质量分数大于0.7×10-6,a[O]为0.0005%左右;选择组成为CaO>40%、Al2O3≤37%、MgO10%、(%CaO+%MgO)/%SiO2为10、SiO2含量尽量低的渣系,钢中Al2 O3、MgO.Al2 O3夹杂物可转变为低熔点的钙铝酸盐.试验发现LF和RH精炼结束时钢液T[O]含量均随炉渣碱度增加而降低,采用高Al2O3含量的炉渣对降低T[O]含量有利;精炼过程钢液中夹杂物按"Al2O3系夹杂物→MgO--Al2O3系夹杂物→CaO--MgO--Al2O3系夹杂物"顺序发生转变,其中MgO--Al2 O3系夹杂物向CaO--MgO--Al2 O3系夹杂物的转变是由外向内逐步进行的,转变速度相对较慢;降低T[O]含量有利于生成较低熔点的CaO--MgO--Al2O3系夹杂物.