含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材夹杂物

 以EAF电炉—LF精炼炉—VD真空精炼炉—LF精炼炉—CC连铸工艺流程生产含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材,利用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分别对棒材横纵截面的边缘部位、1/2半径处和中心部位的夹杂物进行了检测,综合分析了夹杂物的尺寸、数量、分布以及形貌和成分。结果表明：含硫齿轮钢SAE8620H热轧棒材中的夹杂物主要有单独硫化锰和核心主要是Al2O3和MgO-Al2O3,外围是MnS或者（Ca、Mn）S的氧硫复合夹杂物;从边缘到中心,夹杂物总数递增,氧硫复合夹杂物比例递减;棒材横截面上夹杂物大部分小于2μm,长宽比小于3;棒材纵截面上夹杂物平均长度为11μm,边缘部位夹杂物平均长度较中心部位短3μm,纺锤状夹杂物的比例占30%。     

抑制剂形成元素对取向硅钢中夹杂物析出行为及热轧组织的影响

研究了铝、氮和锰、硫摩尔比对取向硅钢中夹杂物的析出行为及热轧组织的影响。结果表明,钢中的夹杂物是少量尺寸小于5μm的、以Al2O3为核心外包Mn S与Al N的复合物;钢中析出物主要为尺寸小于0.5μm的Mn S与Al N的复合抑制剂。其中氮铝摩尔比为0.9、锰硫摩尔比为15.7的取向硅钢中析出物数量最多,铸坯中数量为5 937个/mm3,热轧板坯中数量为7 024个/mm3;平均尺寸最小,铸坯中尺寸为0.17μm,热轧板坯中尺寸0.15μm,热轧后钢中析出物数量增加,并且热轧板坯边缘和中心组织都最均匀。     

优质GH4738合金棒材夹杂物研究

为了研究针对由三联工艺(真空感应熔炼+电渣重熔+真空自耗重熔)冶炼,经镦拔工艺开坯生产出的镍基高温合金优质GH4738棒材中夹杂物的类型与分布情况,通过扫描电镜和能谱仪分别对棒材横向和纵向的边缘、1/2半径处和中心处的夹杂物进行了检测,分析了夹杂物的成分、尺寸和数量。结果表明,优质GH4738合金棒材中的夹杂物主要为Ti(C,N)-MoS复合夹杂物、Ti(C,N)夹杂物、SiC夹杂物以及非常少量的Al2O3、MgO氧化物夹杂物,数量百分比分别为70%、20%、8%和2%。经镦拔开坯后,从中心到边缘处夹杂物总数递增,棒材横向上夹杂物尺寸呈降低趋势,但不同位置处夹杂物的平均尺寸差别不明显。     

稀土元素Ce对2Cr13不锈钢中夹杂物变性的影响

2Cr13(0.19％C、12.88％Cr)马氏体不锈钢由非自耗真空电弧炉冶炼,在铸模加入0～0.18％的Ce。用光学和扫描电镜(SEM)、X-射线能谱仪观察和分析钢中夹杂物形貌和成分。结果表明,未加稀土元素Ce时,钢中夹杂物尺寸为19.33μm的不规则MnS、Cr₂S₃和FeS复合夹杂物;加入0.14％Ce,钢中夹杂物为近似椭球状稀土夹杂物,尺寸18.64μm;复合夹杂物内部为稀土硫化物,外部为稀土硅酸盐;加入0.16％～0.18％Ce时,钢中夹杂物为椭球或球形稀土硅酸盐,尺寸为7.69～8.15μm。     

疲劳性能不合格的38Si7弹簧钢夹杂物分析

  针对工业生产38Si7弹簧钢疲劳强度不合格的问题,借助光学显微镜和扫描电镜,并结合数学理论模型,从夹杂物的角度分析38Si7弹簧钢疲劳强度不合格的原因。研究结果表明：工业生产38Si7弹簧钢中的夹杂物主要组成为CaO(MgO) Al2O3 SiO2三元复合夹杂物,而且圆截面上中心区域复合夹杂物中Al2O3的含量明显低于外层复合夹杂物中Al2O3的含量;根据夹杂物等效投影面积模型得出,当疲劳失效为内部起裂时,临界夹杂物尺寸大约为6.5μm,当疲劳失效为表面起裂时,临界夹杂物尺寸大约为5.5μm。当弹簧钢中的夹杂物尺寸大于临界夹杂物尺寸时,容易造成疲劳强度失效。     

高碳钢82B微镁处理工艺研究

以生产钢绞线用高碳钢82B为研究对象,研究了镁处理对于高碳钢中夹杂物的改性效果。研究表明,高碳钢82B经过镁处理后,钢中的非金属夹杂物成分和尺寸均发生明显变化。夹杂物由镁处理前的CaO-SiO_2-Al_2O_3系复合夹杂物转变为CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO系,夹杂物中SiO_2含量明显降低。随着钢中Mg含量的增加,盘条中小于3μm的夹杂物数量显著增加,大于5μm的夹杂物数量显著降低。镁处理后盘条的抗拉强度提高了17%左右。热力学计算表明,夹杂物中MgO含量增加可扩大夹杂物液相区面积,但MgO质量分数不宜高于22%。因此,依靠镁处理工艺来细化钢中的夹杂物,可以显著降低高碳钢盘条拉拔过程中非金属夹杂物的危害,生产出高质量的钢绞线产品。     

扫描电镜夹杂物自动分析功能在钢材上的应用

非金属夹杂物是影响钢材质量性能的主要因素之一,扫描电镜夹杂物自动分析是检验钢中夹杂物的常用手段,具有操作自动化程度高、检测结果数据量丰富的优势。实验利用该功能检验了铝、硅、锰复合脱氧的某低碳低合金钢中间包钢水样品和盘条样品,以案例方式介绍了检验结果中主要数据的利用：用元素含量断定夹杂物的成分和类型,实验中为MnS和各种氧化物;当量直径(ECD)可用于分析尺寸,再综合数量信息,可评价钢质洁净度水平以及指导优化夹杂物控制技术,实验中中间包钢水样品和盘条样品上夹杂物ECD平均值分别为1.89μm和1.14μm,前者远大于后者,而前者夹杂物密度则小于后者;按类型,硅酸盐和硅铝酸盐型夹杂物是实验中最主要的两类氧化物夹杂,其中前者尺寸略小,ECD平均约1.005μm,后者数量最多,盘条样上占比超50%;依据检验结果还可定位夹杂物位置,实验中两类样品上各类型夹杂物均随机分布;轧制过程中夹杂物随尺寸增大而变形增大,随着其分布位置由基体边部到心部,变形先增大后减小,硫化物长宽比大于氧化物,钙改质的氧化物大于未改质前。     

双辊薄带连铸304不锈钢中非金属夹杂物研究

采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对双辊薄带连铸304不锈钢中的大型夹杂物和微细夹杂物进行了研究。结果表明,薄带中的夹杂物一般呈球形,主要为CaO-MnO-Al₂O₃-SiO₂组成的复杂氧化物和硫化锰;薄带中除了有少量的50μm大型氧化物夹杂外,其余均为≤10μm细小的氧化物和硫化物夹杂;与传统连铸相比,双辊薄带连铸304不锈钢薄带中的细小氧化物夹杂尺寸明显减小,数量相对增多;在钢液凝固过程中形成最后聚集在晶界夹杂的直径大多小于0.7μm。     

铈对新型超级双相不锈钢2707HD夹杂物变性的影响

为了提高钢的洁净度,实现夹杂物无害化控制,研究了稀土铈对新型超级双相不锈钢2707HD中夹杂物变性行为的影响。通过热力学计算,初步判定了加入铈后钢液中可能生成夹杂物的类型。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和Image-Pro6.0软件对钢中夹杂物的尺寸、形貌和类型进行表征和分析。结果表明,当铈的质量分数为0.03%时,钢中尺寸小于1和1~2μm夹杂物的比例均增加,而大于2μm夹杂物的比例下降;当铈的质量分数为0.06%时,小于2μm夹杂物的比例下降,并且有大于5μm的夹杂物生成。铈使不规则的Al_2O_3夹杂物变性为规则的Ce_2O_3和Ce_2O_2S稀土夹杂物,并伴有Ce_2O_3-Ce_2O_2S和CeAlO_3-Ce_2O_2S复合夹杂物的生成,有效减少了钢中不规则夹杂物的数量。     

8Cr13MoV钢电渣重熔过程中夹杂物行为

 研究了电渣过程在不同电流强度和冷却强度条件下,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中夹杂物的行为和组织变化。研究表明,经过电渣重熔,8Cr13MoV钢中的主要夹杂物是以MnS、TiN、Al2O3以及以Al2O3为核心,（V,Ti）N为外围的复合夹杂物;电渣过程电流强度和冷却强度的变化对夹杂物类型没有影响;随电渣重熔电流强度增加,电渣锭中夹杂物的个数比和面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加;随电渣重熔冷却强度增加,夹杂物个数比基本不变,面积比减小,夹杂物粒径分布中较小尺寸的夹杂物数量增加,夹杂物得到细化。     

国内外23CrNi3Mo钎具钢洁净度的差异

通过国内外23CrNi3Mo钎具钢的洁净度对比，找出在冶金环节上与国外钎具钢的差距，并对国外钎具钢中夹杂物的生成机理进行了理论热力学计算。结果表明，国外钎具钢的洁净度较高，易偏析元素砷、磷等含量远低于国内钎具钢；夹杂物的类型主要以单独的Mg Al O类夹杂物和Mg Al O外包裹MnS类夹杂物为主，夹杂物的尺寸主要为0～3 μm；纵截面上MnS夹杂物具有很明显的拉长现象，且具有很好的熔断效果，宽度为1 μm左右，纵横比为3～6。国内钎具钢中夹杂物主要为单独的Mg Al O类夹杂物和Mg Al O外包裹(Ca,Mn)S类夹杂物，尺寸以3～6 μm为主；纵截面上，单独的(Ca,Mn)S沿轧制方向几乎不变形。热力学计算表明，MnS类夹杂物的两次析出是导致Mg Al O类夹杂物的包裹率达到70%、复合类夹杂物尺寸较小的主要原因。     

Effect of Ce on Inclusions and Impact Property of 2Cr13 Stainless Steel

 The effect of Ce on inclusions and impact toughness of 2Cr13 stainless steel were studied by SEM and electron spectroscopy. Thermodynamic calculation was used to analyze the formation of RE inclusions in 2Cr13 stainless steel. The result shows that Al2O3 and MnS can be entirely replaced by Ce2O2S and CeS. Fracture is changed from cleavage to ductile fracture by adding Ce to the 2Cr13 stainless steel, and the spherical rare earth oxysulfide inclusions-Ce2O2S in the dimple are the main factors. The transverse impact value of 2Cr13 stainless steel has been improved obviously by rare earth. The transverse impact value of RE-2Cr13 is increased 55.46% at the temperature of -40℃, comparing with 0RE-2Cr13.     

Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

摘要：以U75V重轨钢为实验钢种,分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物,即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂,其平均长宽比为3.3,平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后,钢中夹杂物的种类和成分没发生变化,但是球化作用显著,平均长宽比降为1.3,降低了约61%,平均尺寸也有所减少,减少了约25%;添加微量稀土Ce后,夹杂物种类和成分均复杂化,除了纯MnS以外,还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比,添加Ce后,夹杂物球化作用与退火处理效果相当,平均长宽比降为1.4,降低了约58%,但是对平均尺寸减小作用甚微,只减小了9%;进一步地,对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷,夹杂物球化率没有变化,即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小,与原始U75V钢相比,减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比,夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说,退火和添加稀土2种处理方式的效果相同,考虑其节能环保因素,后者更具明显优势。另一方面,从夹杂物细化方面来说,单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显,要想使夹杂物尺寸更小,需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。     

碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变

通过实验室加热试验和热力学计算研究了碲处理含硫钢加热过程中MnS-MnTe夹杂物的演变,得出含硫钢加热过程中MnS-MnTe类夹杂物变化的规律与机理。随着钢中碲含量和Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物的平均直径增大,平均长径比降低。加热处理后,钢中MnS和MnTe充分生长和析出,碲处理对MnS夹杂物的改性效果相比起热处理前更为明显。随着钢中Te/S质量比的增大,夹杂物的平均直径更大、数密度更低、面积分数更高。随着钢中Te/S质量比的升高,MnS-MnTe类夹杂物中树枝状的Ⅱ类比例降低,球形的I类和块状的Ⅲ类比例升高。在当前试验条件下,当钢中Te/S质量比达到0.33时,钢中MnS开始析出温度低于钢液开始凝固温度,有利于抑制共晶反应中在晶界处Ⅱ类MnS的生成。当Te/S质量比大于1.35后,钢中出现较多球形的纯MnTe夹杂物。     

节镍型奥氏体不锈钢轧板表面脱皮缺陷特征与成因

节镍型奥氏体不锈钢热轧板和冷轧板常见的表面脱皮缺陷对后续产品合格率有着极大的影响。采用金相显微镜、扫描电镜和电子背散射衍射等手段,观察并分析该脱皮缺陷处的宏观形貌、微观组织及元素成分,探究脱皮缺陷的形成原因。结果表明,热轧板脱皮缺陷表面及纵截面存在明显的嵌入型Cr、Mn金属氧化物,其化学组成与其常见氧化铁皮高度一致。此外,在热轧板脱皮缺陷纵截面EBSD扫描中发现有残余铁素体组织,轧制过程中该处两相组织热塑性差异可能导致微裂纹产生及后续高温氧化,从而表现为热轧板常见的氧化型脱皮缺陷。冷轧板脱皮缺陷来源于热轧板的隐性缺陷,其异常成分与中间包覆盖剂、结晶器保护渣等外来夹杂物基本一致,这些夹杂物在浇注过程卷入铸坯内部且多在冷轧过程得以暴露,并表现为夹杂型脱皮缺陷,形貌上包括直线型脱皮和剥落型脱皮。通过改进连铸中间包与浸入式水口工艺,可有效降低这类不锈钢轧材表面的脱皮缺陷比例。     

碲处理控制Y15易切削钢中MnS夹杂物形貌

 为了研究碲对钢中MnS夹杂物形貌的影响,针对Y15高硫易切削钢,利用SEM-EDS扫面电镜,结合FactSage热力学计算,分析了不同碲质量分数对钢中MnS夹杂物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了稀散金属碲对MnS夹杂物形貌控制的机理。研究结果表明,钢液中加碲后,在MnS夹杂物的外环形成了碲、锰、铁的复合相。钢中加碲后MnS夹杂物的形貌和分布大幅度改变,当碲硫比为0.05时,链状MnS夹杂物大幅度减少,球状MnS夹杂物数量增加;当碲硫比增加到0.2时,链状MnS夹杂物基本消失;当碲硫比增加到0.5时,MnS夹杂物形貌的变化不再明显。钢中加碲显著降低了MnS夹杂物的长宽比,控制MnS夹杂物长宽比最合适的碲硫比为0.2。FactSage计算结果表明,MnTe的生成温度为1 900 ℃,在MnS的析出温度下,MnTe是作为液态夹杂物存在的。在凝固过程中,MnTe和MnS发生固溶现象,由于MnTe为液态,两者形成的固溶体会趋于球形生长。     

Effect of Al2O3–SiO2–MnO inclusions on precipitation of MnS in Si–Mn-killed 304 stainless steels

Laboratory experiments and thermodynamic calculation were conducted to investigate the precipitation of MnS inclusions in Si–Mn-killed 304 stainless steels with various Al and S concentrations. Three types of MnS-contained inclusions were detected: MnS phase dissolved in the MnO–SiO₂ inclusion, the Al₂O₃-rich core phase surrounded by a MnS out layer, and the individual MnS. In steel with less than 0.001% Al, the liquid SiO₂–MnO-rich inclusions can hardly influence the precipitation of MnS inclusions during the cooling process of 304 stainless steels. With the increase of Al in steel, more solid Al₂O₃-rich inclusions are formed, which can act as nucleation agents for MnS inclusions and dramatically promote the precipitation of MnS inclusions during the cooling process of Si–Mn-killed 304 stainless steels.     

超低碳钢AISI 1006铸坯夹杂物的分布及工艺改进

为研究90 t BOF-RH-LF-CC流程生产的超低碳钢AISI1006夹杂物控制情况,通过对200 mm×200 mm铸坯横断面不同位置夹杂物进行统计分析,结果表明：钢中小颗粒夹杂占比较大,尺寸5～10μm的夹杂物占比达到91.0%,10～13μm的占比3.6%,13μm以上占比5.4%。尺寸较大夹杂主要分布于铸坯中心。在铸坯1/4边长处夹杂物分布最多,其次是近中心处,铸坯近表面处夹杂物最少。铸坯内夹杂物主要为Al₂O₃、Al₂O₃·CaO·(CaS·MnS)、Al₂O₃·CaO·MgO·(CaS·MnS)、MgO·Al₂O₃·(CaS·MnS)复合夹杂物,为内生夹杂物。开展工艺优化改进,RH高真空保持时间控制在15 min以上,LF精炼做好脱氧造渣及脱硫,精炼时间控制在90 min以内,精炼终渣碱度在6～7,出站前喂入硅钙线进行变性处理,软吹时间控制在25 min以上,连铸做好保护浇注,中间包开大氩气流量吹扫10 min以上,避免二次氧化,将夹杂物往钙铝酸盐方向控制,工艺优化后,钢水T.O含量≤20×10^-6,B、D、Ds夹杂级别≤1.0。