低合金高强钢中针状铁素体控制的综述

在低合金高强钢中,形成大量的针状铁素体是满足高强度和高韧性的主要方法。影响针状铁素体体积分数的几个关键因素在不同的文献均有体现,也有综述文献总结了针状铁素体形核机制和有利于形核的夹杂物特征,但是并没有系统地总结各因素变化带来的影响。本文总结了奥氏体晶粒尺寸、冷却速率、夹杂物成分、夹杂物尺寸的变化对针状铁素体体积分数的影响。得出结论如下：奥氏体晶粒尺寸为100～200μm、冷却速率为5～10℃/s、夹杂物尺寸为1～2μm和（Ti、Mg、Zr）O_x夹杂物均有利于促进针状铁素体形核。     

奥氏体化温度对Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变的影响

Ti、Zr的复合氧化物可以有效诱导针状铁素体形核,从而细化晶粒。为了研究Ti–Zr处理钢中针状铁素体转变机理,使用25 kg真空感应炉中熔炼试验所需钢种,向低合金钢中添加了质量分数为0.038%钛和0.008%锆。利用高温激光共聚焦显微镜原位观察了奥氏体化温度对针状铁素体转变行为的变化,使用扫描电镜观察了Ti–Zr处理钢种的夹杂物成分和针状铁素体在夹杂物表面形核,使用光学显微镜观察不同奥氏体化温度下的微观组织变化差异。结果表明,随着奥氏体化温度从1250 ℃增加至1400 ℃,奥氏体晶粒尺寸从125.6 μm 增加至279.8 μm,针状铁素体开始转变温度和侧板条铁素体开始转变温度先增加,在1350 ℃条件下达到最大值,后又降低,针状铁素体的体积分数由39.6%增加至83.6%;Ti–Zr处理钢中核心为Zr–Ti–O,外部为Al–Ti–Zr–O的氧化物为核心表面析出MnS的复合氧化物主要集中在1.5～3 μm,可以有效促进针状铁素体形核,贫Mn区和夹杂物与铁素体之间的良好晶格关系为该型夹杂物能够促进针状铁素体形核机理。奥氏体晶粒尺寸的增加导致多边形铁素形核位点的减少和针状铁素体的形核空间的增加,钛锆复合处理形成大量的有效诱发针状铁素体形核的夹杂物,这共同导致了针状铁素体体积分数增加。      

钛脱氧钢中针状铁素体的形成

通过实验研究了钢中加钛脱氧后针状铁素体的形成及夹杂物的变化。对实验钢的化学成分、组织变化、析出相成分、钢中氧含量及夹杂物尺寸进行了分析。实验证明,在钢中加钛处理后,钢中产生了大量的以钛氧化物或钛铝等复合氧化物为核心的针状铁素体,钢的组织明显细化,随着钛加入后孕育时间的延长,钢中夹杂物的尺寸变小,孕育时间存在最佳值。     

大线能量焊接船板钢Mg处理效果分析

为研究 Mg 元素对船板钢的作用效果,对比了 Mg 处理前后船板钢焊接后的冲击性能; 利用 Aspex扫描电镜能谱仪统计了实验钢中的非金属夹杂物的尺寸和种类,并对夹杂物的金相组织进行了分析。结果表明,Mg 处理后船板钢中夹杂物种类增多,夹杂物尺寸变小且分布更加弥散,尺寸主要集中在 2 ～4 μm 之间,块状铁素体消失,组织以针状铁素体为主。热处理后诱发针状铁素体的夹杂物基本由Al₂O₃、Mn S、CaS 和 MgO 复合而成,诱发的针状铁素体呈交叉互锁状,分割晶粒,改善了焊接 HAZ 冲击性能。     

Ce/Ce-Zr夹杂物诱导高强船板钢中针状铁素体形核行为的研究

研究了FH40高强船板钢经稀土合金化处理后夹杂物诱发铁素体的变化行为,利用扫描电子显微镜（SEM）和能量衍射谱（EDS）等手段观察分析了钢中稀土夹杂物的形貌特征以及诱发形成IAF的行为机制。研究结果表明：经Ce或Ce-Zr复合处理后,稀土复合夹杂物形状得到球化,且均能诱发针状铁素体形成;单独Ce处理形成的Al-Ce-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为可用贫Mn区机制和惰性基底机理解释,而Ce-Zr复合处理形成的CeZr-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为只能用贫锰区机制解释。     

稀土处理钢中夹杂物对晶内针状铁素体形成的影响

分析了稀土处理钢中夹杂物的特征(夹杂物种类、尺寸分布和体积分数)对微观组织中针状铁素体形成的影响.结果表明,钢中夹杂物种类和体积分数对针状铁素体组织的形成非常重要.稀土氧化物(包含稀土氧硫化物)与铁素体具有低至1.9%的错配度降低针状铁素体在夹杂物表面的形核能垒,从而促使它在稀土氧化物上形核.反之,稀土硫化物与铁素体具有高达42.5%的错配度不能诱导生成针状铁素体组织.此外,微观组织中针状铁素体的体积分数随着夹杂物体积分数的增加而增大,当钢中夹杂物体积分数是9.5×10^-4时其体积分数达到53%.     

钢中铝对钛氧化物及针状铁素体形成的影响

通过热力学计算及实验,研究了Al含量对含Ti钢中的夹杂物和凝固组织的影响.研究发现:ω(Al)＞0.003%时,钢中形成的夹杂物为Al的氧化物,该类夹杂物不能促进针状铁素体的形成,组织由平行排列的侧板条铁素体组成.ω(AI)＜0.003%时,钢中形成大量的Ti、Al、Ca、Si、Mn复合氧化物夹杂,其颗粒小于3μm.复合Ti的氧化物具有促进针状铁素体形核的能力,组织由大量的针状铁素体组成.     

20MnSi中夹杂物对针状铁素体形成的影响

 通过热模拟试验对20MnSi连续冷却过程中的相变规律进行了测定,通过电石、硅钙线脱氧及热处理得到了含有晶内针状铁素体试样,利用显微硬度仪对针状铁素体聚集区进行了显微硬度的测定,利用光学显微镜对晶内针状铁素体进行了形貌观察,利用扫描电镜和能谱仪对诱导针状铁素体生成的夹杂物的性质进行了分析。结果表明,20MnSi中可以形成晶内针状铁素体的冷却速度范围为5～20 ℃/s;能够诱发针状铁素体组织形核的夹杂物主要为MnS夹杂,其次为MnO·SiO2和MnS·SiO2夹杂,并且3类夹杂物的尺寸主要在小于3 μm的区间内;MnS夹杂促进针状铁素体形核是由应力-应变能和惰性界面能等原因共同造成的;高温加热和等温保温有利于使贫锰区减弱或消失,不利于针状铁素体的形成;高熔点夹杂物有利于诱导针状铁素体的形核,复合夹杂物和镶嵌存在的夹杂物可以为针状铁素体的形核提供多个合适的形核区,有利于促进多个针状铁素体的同时形核、长大。     

高级别船板钢轧制过程夹杂物的行为研究

采用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)等研究方法分别对莱钢F550船板钢300 mm厚铸坯、50 mm厚轧板和20 mm厚轧板的上表面、侧面和横截面夹杂物的种类、尺寸、成分及形貌等特征进行了分析.结果表明,F550船板钢中的夹杂物在轧制前后种类和尺寸没有明显变化,轧后大于5μm的夹杂物所占比例略有升高;船板钢中主要夹杂物有单相氧化铝和氧化物-硫化物复合夹杂;试样不同面上复合夹杂物的形貌特征各异,在轧制过程中试样各个面上复合夹杂物形貌发生明显变化,这与夹杂物的塑性和轧制受力情况有关.     

BOF-LF/VD-CC工艺生产高级船板钢纯净度的研究

高级别船板钢由于具有较高的强度和低温冲击韧性,要求冶炼的钢水有较高的纯净度,同时控制夹杂物的形态.本文采用优化的工艺对国内某厂的高级船板钢的纯净度和夹杂物的行为进行了试验研究.试验结果表明,该工艺生产的钢水具有较高的纯净度,充分钙处理的铸坯上主要是小于10μm的CaO-CaS-Al₂O₃成分的球形夹杂物.采用合理的工艺措施,BOF-LF/VD-CC流程可以生产出低氧、低硫、高纯净度的钢水,满足高级船板钢的要求.     

高强船板钢氮含量控制

介绍了鞍钢股份有限公司炼钢总厂超低头铸机生产高强船板钢氮含量高的原因以及连铸保护浇注所采取的技术措施。试验研究表明,通过对长水口和密封碗改型、在长水口和钢包下水口间增加新型密封垫、加强开浇与连连浇操作控制、中间包保护渣双层覆盖等技术措施,可以有效降低高强船板钢的氮含量。     

高强船板低倍组织缺陷原因分析

对高强船板低倍组织腐蚀时产生的长条状开裂缺陷进行了研究分析。研究发现,钢板的拉伸、冲击断口均观察到撕裂状缺陷,这主要是由于铸坯的中心偏析引起的,其对钢的强度、低温韧性以及弯曲性能无明显影响。钢板在心部珠光体偏析带形成的细长条MnS是产生低倍腐蚀开裂缺陷的主要原因,钢板本身不存在任何开裂缺陷。     

高强船板拉力分层原因分析及改进措施

利用金相显微镜、扫描电镜和电子探针等手段对高强船板拉伸试验中出现的分层现象进行了分析,认为大量硫化物和氧化物夹杂、轧制后未轧合的孔洞以及C、Mn成分偏析造成的带状组织是导致拉力分层的直接原因。通过采取真空处理完毕后向钢液中喂入硅钙线、优化连铸工艺、优化加热及控轧控冷工艺等措施后,船板钢轧后探伤合格率明显提高。     

采用TMCP工艺生产40kg级高强度船用钢板的研究

介绍了采用TMCP工艺生产A40、D40、E40系列高强度船体用结构钢的成分设计和工艺设计的情况.该钢种化学成分符合GB712及DNV、LR等九国船级社标准的要求.采用TMCP工艺,靠晶粒细化和析出强化保证了钢材的强韧性.工业试制所生产的钢板采用连铸板坯,最大钢板厚度可达80mm,各项力学性能完全符合要求.     

轧制工艺对高强度建筑钢板组织和屈强比的影响

针对鄂钢生产的部分高强度建筑钢板出现屈强比超标的现象,采用金相显微镜,扫描电镜和万能试验机测试了不同轧制工艺的钢板组织和性能,分析了轧制工艺对组织和性能的影响,找出了部分钢板屈强比超标的原因。结果表明,减少轧制道次,增大道次压下率,造成晶粒细化,而珠光体百分比和片层间距基本不变,是钢板的屈服强度升高的主要原因,从而导致了钢板屈强比超过标准。因此,保持适当轧制道次,优化轧制工艺以获得优良的性能。     

高强度船板在两相区的正火

高强度船板第一次正火后力学性能不合格，又在两相区加热进行不完全奥氏体化正火试验，产生了细粒状贝茵体组织，使高强度船板力学性能满足了标准的要求。     

防止船板(铝镇静)钢水口结瘤的生产实践

分析了船板（铝镇静）钢浇注时水口堵塞的成困，借鉴国内外研究成果和冶炼实践，结合酒钢船板钢生产实际，提出防止水口结瘤堵塞的措施，解决了铝镇静钢浇注时水口结瘤堵塞问题。     

厚规格高强度钢板探伤不合原因分析

针对某钢厂生产30 mm以上规格高强度钢板时突然出现大批量超声波探伤不合格的情况,利用金相显微镜、电子显微镜及电子探针等手段对钢板探伤不合部位进行了观察、分析。结果表明,钢板厚度中心位置硫化物、氧化物夹杂物聚集引起的微裂纹是造成探伤不合的主要原因。根据分析检测结果,提出了相应的工艺改进措施。     

Microstructure and Transformation Characteristics of Acicular Ferrite in High Niobium-Bearing Microalloyed Steel

 The transformation behavior and microstructural characteristics of a low carbon high Nb-bearing microalloyed pipeline steel have been investigated by deformation dilatometry and microstructure observation. The continuous cooling transformation curves (CCT) of the tested steel was constructed. High Nb content and deformation enhancing the formation of acicular ferrite; the microstructures are range from PF, QF to AF with increasing cooling rates from 0.5 to 50℃/s and dominated by acicular ferrite in a broadened cooling rate higher than 5℃/s. The chaotic microstructure consists of non-equiaxed ferrite and interwoven ferrite laths distributed high density dislocations and sununits. The results of isothermal holding show that acicular ferrite microstructure is formed in region of 550-600℃. With the holding time or temperature increased, some low misorientations boundaries change to high misotrentationn as dislocations moving and grain boundaries coarsening.