钙处理对稀土在大线能量焊接HAZ中作用的影响

 为了探明钙处理对稀土改善C-Mn钢焊接HAZ韧性作用的影响,利用Gleeble模拟了热输入为339 kJ/cm的焊接热循环过程,对比研究了稀土处理钢和Ca-稀土处理钢焊接HAZ中夹杂物、显微组织和低温冲击韧性差异,分析了钙对稀土在HAZ中作用的影响规律,发现钙处理能促进稀土改善HAZ低温冲击韧性。钙能使稀土处理钢HAZ中的夹杂物从稀土氧化物复合夹杂转变为稀土-Ca的复合夹杂,平均尺寸从1.5增大到2.2 μm,长宽比从1.5减小到1.4,夹杂物总量降低。虽然钙对稀土处理钢HAZ中晶内针状铁素体的含量影响不大,但钙能增强稀土对HAZ原奥氏体晶粒粗化的抑制作用,Ca-稀土处理钢HAZ原奥氏体晶粒尺寸比稀土处理钢小。热输入为339 kJ/cm时,钙处理能使稀土处理钢HAZ低温冲击韧性明显提高。     

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La₂O₂S＋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.      

钙处理工艺对耐腐蚀船板钢低温韧性的影响

针对高强度耐腐蚀船板钢的低温冲击韧性波动范围大,低温冲击韧性低这一生产中亟待解决的问题。研究了钙处理工艺对高强度耐腐蚀船板钢低温冲击性能的影响,与传统的钙处理工艺相比,改进后的钙处理工艺能较大提高试验钢的-20℃和-40℃的低温冲击性能。当夹杂物为球形钙铝酸盐+Ca S的复合夹杂物且弥散分布时,试验钢的-20℃冲击功横向提高了24.6%,纵向提高了44.5%;-40℃冲击功横向提高了33.7%,纵向提高了32.7%。改进后的钙处理工艺,提高了钢水中[Ca]的收得率,使钙处理更充分,从而得到了低温冲击性能稳定且优良的试验钢板。     

稀土对高强车轮钢夹杂物赋存特征的影响研究

结合高温模拟实验和热力学分析,探讨了稀土对高强车轮钢中夹杂物类型及尺寸分布的影响,并与传统的钙处理钢进行了对比。研究结果表明,铝脱氧车轮钢经钙处理后夹杂物主要为Al₂O₃、MnS、(Mn, Ca)S和CaO-Al₂O₃以及Al₂O₃-(Mn, Ca)S和CaO-Al₂O₃-CaS包裹型复合夹杂物;与钙处理钢对比,车轮钢经稀土处理后,钢中Al₂O₃夹杂物数量减少,MnS和(Ca, Mn)S夹杂物消失,生成了近球形的Ce₂O₂S、Ce₂O₃夹杂,夹杂物尺寸显著减小;随稀土含量的增加[w(Ce)=0.0160%～0.0250%],不大于5μm的夹杂物数量占比由91.0%提升至99.8%,稀土细化夹杂物效果显著。热力学分析表明：在1600℃条件下,随着车轮钢中w(Ce)由0增加至0.0300...     

喂 CaSi-加 RE 处理对耐候钢 09CuPTiRE 夹杂物和冲击韧性的影响

通过50 kg真空感应炉研究了09CuPTiRE钢Al脱氧后加0.042%RE处理和Al脱氧后喂CaSi线-加0.042%RE处理后14 mm钢板中的夹杂物和横向冲击韧性.结果表明,加RE处理,稀土回收率12%,钢中RE0.005%.RE/S为1.0,钢中夹杂物为链状稀土氧硫化物和稀土氧化物,20℃钢板平均横向冲击功112 J;喂CaSi线加RE处理,稀土回收率31%,RE/S为2.2,钢中RE 0.013%,钢中夹杂物为球状钙硅酸盐和稀土氧硫化物复合夹杂,20℃钢板平均横向冲击功提高至130 J.喂CaSi线-加RE工艺优于加RE工艺.     

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La₂O₂S+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La₂O₂S+TiO_x+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-镁复合处理对GCr15轴承钢中夹杂物的影响

为了尽可能的去除钢中大颗粒的夹杂物, 在实验条件下通过向GCr15轴承钢中添加适量镁、稀土对夹杂物进行改性, 并利用Aspex夹杂物自动分析仪和扫描电镜对钢中改性后的夹杂物尺寸、类型、形貌等进行了观察、分析, 研究了稀土-镁复合处理对夹杂物的影响规律.研究结果表明, 对轴承钢中加入微量镁处理, 可将未进行镁处理钢中的MnS-Al₂O₃、MnS、Al₂O₃夹杂改性为以含硫、镁复合夹杂物为主, 同时包含少量Al₂O₃、镁铝尖晶石夹杂.进一步采用稀土-镁复合处理后, 钢中的夹杂物转变为主要以含Re-S-O夹杂物为主, Al₂O₃、MnS、镁铝尖晶石夹杂逐步消失, 且夹杂物成球状分布, 绝大多数夹杂物在5 μm以下.稀土-镁复合处理轴承钢后, 10 μm以上的大颗粒夹杂物大大降低, 钢中的夹杂物明显得到细化.钢中镁含量不变时, 随着稀土含量的增加, 大颗粒夹杂物比例明显下降.而在稀土含量相近的情况下, 增加钢中的镁含量也有利于大颗粒夹杂物的去除.稀土-镁的相互作用进一步促进了夹杂物的细化.      

改质工艺对高强度低合金钢夹杂物特性的影响

利用300 t钢包炉工业试验研究了不同夹杂物改质工艺(包括未改质、稀土处理和钙处理)对铝镇静高强度低合金钢夹杂物特征的影响。结果表明,未改质处理炉次钢板中夹杂物为高铝含量的Al-Mg-Ca-O-S-Mn复合夹杂物,夹杂数量密度最小(仅为7.4和9.5个/mm2),但夹杂物平均尺寸大于3 μm,在轧板中检测到不小于20 μm的大尺寸夹杂数量多达0.1个/mm2。而稀土处理炉次钢板试样中夹杂物为球形La-Ce-O-S部分夹杂可能含少量Ca或Al。尽管夹杂数量密度最多达到32.5个/mm2,但夹杂平均尺寸最小(仅为2.3 μm),一个试样中未检测到不小于20 μm的夹杂,另一个试样中基本无不小于20 μm的大尺寸夹杂(仅0.01个/mm2)。钙处理炉次钢板中的夹杂物基本为球形夹杂,夹杂物成分为Ca-Al-S-O,部分夹杂可能含少量Mg或Mn,夹杂数量密度也较大,约为30个/mm2,夹杂平均尺寸为2.7 μm,稍大于稀土处理炉次,基本无尺寸不小于20 μm夹杂(0.01个/mm2)。高温共聚焦显微镜试验表明,稀土处理与钙处理的夹杂物在高温下不容易聚集成大尺寸夹杂物,而未改质炉次中的氧化铝由于与钢液界面张力大,容易聚集形成大尺寸夹杂物。     

含硫易切削钢夹杂物控制试验研究

通过高温试验研究了钙处理和镁处理对含硫易切削钢中夹杂物的控制效果。钙处理后钢中夹杂物为CaAl-O+(Ca,Mn)S复合夹杂物、(Ca,Mn)S以及Mn S夹杂物;镁处理后钢中夹杂物为Mg Al2O4+(Mg,Mn)S、Al2O3+Mn S复合夹杂物、(Mg,Mn)S以及Mn S夹杂物。钙处理和镁处理后钢中的复合夹杂物所占比例分别为0.67%和3.57%。镁处理后钢中Ⅱ类Mn S夹杂物明显减少,91.7%的夹杂物尺寸小于3μm,纺锤率达到72.5%,其对夹杂物的控制效果优于钙处理。     

稀土对低碳低硅钢中夹杂物的影响研究

针对低碳低硅钢的生产工艺情况,在RH处理过程中添加稀土合金,研究稀土对夹杂物的影响。研究表明,当钢中稀土含量为0. 003 2%～0. 004 1%时,与加入稀土前相比钢中大颗粒夹杂物数量减少,小颗粒夹杂物比例增加,钢中的夹杂物的形貌由球形、团簇形、条形等变为球形,夹杂物类型由氧化物变化稀土硫氧复合夹杂物和稀土氧化物。     

Experimental Study and Thermodynamical Calculation on the Formation of Eutectic Phase of MnS-RE_2S_3 and(Mn,Ca)S-RE_2S_3 in Sulfur-Containing Free-Cutting Steel

The free-cutting phase in RE or Ca-RE treated sulfur-containing free-cutting steel is the eutectic phasesof MnS-RE_2S_3 and (Mn,Ca)S-RE_2S_3,respectively.The atomic ratio of RE/S needed to modify all theMnS into the eutectic phase is higher than 1.48 or 1.41-1.37 Ca/S,when RE or Ca-RE is used as the modifiz-er in the sulfur-containing free-cutting steel.Moreover,the thermodynamical calculation shows that theeutectic temperature is lower than the solidifying temperature,which is the key condition for the eutectic phase tokeep globual during solidifying.     

镁处理对1215易切削钢中夹杂物的影响

 1215易切削钢中硫化物夹杂不仅影响钢的切削性能,对钢性能的各向异性以及产品质量问题也有重要影响,对钢中硫化物夹杂的调控是改善产品品质的重要途径。采用镁处理技术,对钢中硫化物夹杂的形态、大小和分布进行调控,解析镁对夹杂物的改质影响。通过高温熔炼试验,冶炼不同镁含量的钢锭,采用光学显微镜、扫描电镜及小样电解技术对钢中夹杂物的二维及三维形态和分布进行分析,并结合热力学计算解析夹杂物改质机制。研究表明,镁具有较强的脱氧能力,可改变钢中硫化物形态和分布。钢中镁质量分数从0增加至0.000 6%、0.001 7%,夹杂物形态首先从Ⅰ类球形、椭球形转变至Ⅱ类沿晶分布的簇状、串链状、珊瑚状,然后再转变为多面体形或不规则块状的的Ⅲ类硫化物。镁质量分数进一步增加至0.002 7%,镁对夹杂物的形态、尺寸、分布影响不再显著。钢中的MnS在熔融液态中不会析出,主要在凝固过程固液两相区析出,其析出温度为1 502.0 ℃,对应的凝固分率为0.409。凝固过程中部分MnS会以钢中氧化物夹杂为异质形核点析出,形成内部氧化物、外部硫化物的复合夹杂。钢中Al₂O₃经镁改质转变成为更加细小弥散分布的MgO·Al₂O₃,改质后夹杂物不易聚集长大,成为更多的MnS析出异质形核点,从而促进了MnS析出,夹杂物整体数量密度增大,平均等效直径减小。     

Al对稀土处理C-Mn钢连续冷却组织转变的影响

研究Al预脱氧对Ce处理钢夹杂物和显微组织的影响,利用热力学计算、带能谱的扫描电镜和DIL805A热膨胀仪检测进行了对比研究。得到如下结论:Ce处理后钢中的主要夹杂物从MnS转变为Ce2O2S+MnS,Al脱氧能使Ce处理钢中夹杂物转变为CeAlO3+Ce2S3+MnS。Ce处理C-Mn钢连续冷却过程有利于获得晶内铁素体的冷速为2~8℃/s。Al脱氧能改变诱导晶内铁素体形核的核心夹杂物种类,诱导铁素体形核的能力降低,且Al能够使Ce处理钢连续冷却组织转变(CCT)曲线向左上方移动,促进铁素体在晶界形核,不利于Ce处理后晶内铁素体的形成。Al脱氧Ce处理C-Mn钢在冷速为2~5℃/s时,由于夹杂物核心成分的改变与Al合金化作用导致晶内铁素体含量较未用Al脱氧Ce处理钢少。     

Investigations of Inclusion Modification in High Grade Pipeline Steel

SiCa line was injected into liquid pipeline steel at the end of LF refining as calcium treatment, and samples were taken from liquid steel in ladles before and after calcium treatment, liquid steel in mould, and slabs. Results show that Ca content in steel decreased obviously after calcium treatment with production, and the compositions, morphologies and sizes of inclusions in steel also varied with time; Al2O3 inclusions turned to be fine irregular CaS-CaO-Al2O3 compound inclusions after calcium treatment, and then to be fine globular CaO-Al2O3 inclusions in mould, and finally changed to be a few larger irregular CaS-CaO-Al2O3 complex inclusions in slabs; reoxidation of molten steel treated by Ca deteriorates effect of calcium treatment. Thermodynamic study revealed that inclusion variations were related with preferential reactions among Ca, Al2O3 and S and precipitation of S in high sulfur capacity CaO-Al2O3 inclusions. New calcium treatment controlling rules were put forward according to the inclusion variations and requirements of pipeline on inclusion controlling.     

钙处理钢中大型球状及棒状夹杂的成因

 大型夹杂物对钢材的加工性能、力学性能和耐腐蚀性能等产生十分有害的影响。用电解萃取法研究了钙处理钢中大型球状/棒状夹杂物的性质,通过对大型球状/棒状夹杂物形貌的扫描电镜观察和元素成分能谱分析,指出钢中的大型球状/棒状夹杂起源于呈团簇状的铝脱氧产物Al₂O₃。大量小颗粒Al₂O₃夹杂组成尺寸较大的夹杂团簇,在钢包内复杂流场作用下形成球状或棒状。钢液在钙处理过程中,变性充分的夹杂物形成了低熔点的铝酸钙,在钢液凝固后形成致密的球状夹杂物;变性不充分的夹杂外形仍然保留Al₂O₃夹杂颗粒形貌。钙处理使Al₂O₃夹杂变性所需的w([Ca])/w([Al])主要受钢液中硫质量分数影响。铝酸钙对钢液中的硫有较强的吸收溶解能力,在浇铸过程中,随着钢液温度下降,铝酸钙吸收的硫以CaS夹杂形式从基体中饱和析出。     

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The characteristics of inclusions in high strength structural steel were characterized by scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy. The influence of Ti- alloying and Ca treatment on the composition of inclusions in the steel was investigated, and the effect of oxides on the precipitation behavior of TiN and its refining effect on the microstructure were studied. The results show that the inclusions in the steels are Al- Ti- Mg- O system with spherical or polygonal shape after adding Ti, which furtherly can be effectively modified into spherical inclusions after adding Ca. The TiOx in inclusions can be reduced by Ca treatment and Ti gradually diffuses into the surface of the inclusions, which promotes the local precipitation of TiN on the surface of the composite oxides. The amounts of fine oxides and nitrides in steel increase with the increase of Ti mass percentage. Therefore, Ca treatment and higher Ti content can promote the formation of the inclusions of composite oxide and TiN, and also delay the homogeneous nucleation time of TiN inclusions, reducing its size during solidification process of the steel. TiN with the size about 2-3??m not only can induce polygonal ferrite, but also induce acicular ferrite. Specially, the inclusions with TiN and MnS locally precipitating on the surface of composite oxides are conducive to the nucleation of interlocking acicular ferrites.     

稀土元素镧对20钢组织和性能的影响

通过10kg真空中频感应炉熔炼、扫描电镜、能谱分析和Gleeble-1500试验机热模拟试验研究了0～0.072%La对20钢夹杂物、组织和高温拉伸性能的影响。结果表明,经稀土金属镧对钢中MnS、Al₂O₃等夹杂物变质处理后,形成尺寸≤2μm的椭圆体和球形RE₂O₃、RE₂O₂S和RES稀土夹杂物,显著提高20钢在850～1050℃的热塑性,与未加La钢相比,高温拉伸后水冷的马氏体板条组织更细。