轴承钢精炼过程非金属夹杂物行为的研究

采用金相、SEM等分析方法，分析了某电炉厂EAF-LF-VD-CC流程冶炼GCr15轴承钢精炼过程非金属夹杂物的变化，并确定了夹杂物的主要来源。实验结果表明，LF处理后夹杂物以块状Al2O3、点状不变形夹杂物和硫化物为主；VD处理后点状不变形夹杂物明显减少，而含CaO、MgO、Al2O3、硫化物等的复合夹杂有所增加。成材试样中未发现点状不变形夹杂物，只有少量尺寸很小的Al2O3和硫化物夹杂。     

轴承钢冶炼过程夹杂物行为及其来源的分析

利用金相、SEM等分析方法,取样分析了某电炉厂EAF—LF—VD—CC流程GCr15轴承钢精炼过程非金属夹杂物的行为,试验结果表明,LF处理后夹杂物以云团状Al2O2、点状不变形夹杂物和硫化物为主;VD处理后Al2O3和点状不变形夹杂物明显减少,而含钙、镁、铝、硫等的复合夹杂有所增加;成材试样中未发现点状不变形夹杂物,只有少量尺寸很小的三氧化二铝、硫化物和含钙、镁、铝、硫等的复合夹杂。精炼过程夹杂数量呈下降趋势,并分析了各类夹杂物的来源.     

轴承钢铸态非金属夹杂物的组成

对我厂轴承钢铸态非金属夹杂物的鉴定分析是用金相法与电子探针法相结合完成的。10~(?)电弧炉氧化法冶炼的GCr15及GCr15SiMn610Kg锭型中,其脆性夹杂物和点状夹杂的化学成分组成相同,均是镁尖晶石为核心的铝酸钙,外包有硫化物包裹层的三层复合夹杂物。塑性夹杂物为硫化锰,也往往以镁尖晶石为结晶核心。     

304不锈钢连铸坯中的非金属夹杂物数量分布

为研究304不锈钢连铸坯中夹杂物的数量分布,用金相检验法对铸坯中的夹杂物数量进行了统计分析.结果显示,铸坯中由外向内非金属夹杂物数量增加.304不锈钢铸坯表层中绝大多数5 μm以上夹杂物为球状或近似球状的硅酸盐夹杂物.但随着凝固的进行,在铸坯内部会新生大量氧化铝、镁铝尖晶石、氮化物等点状夹杂物和不规则夹杂物.铸坯心部10 μm以上的大颗粒夹杂物数量较多.     

扫描电镜和电解萃取法用于超洁净钢中夹杂物的表征

非金属夹杂物对轴承钢性能有较大危害,全面掌握钢中夹杂物的信息对提高轴承钢质量至关重要。实验采用ASPEX扫描电镜检测和水溶液电解萃取相结合的方法检测了超洁净轴承钢中夹杂物颗粒的尺寸、分布、类型、原始三维形貌等信息,并且对比了两种检测方法。结果表明,两种方法都检测出该超洁净钢中夹杂物类型包括硫化物、氧化物、硫化物和氧化物的复合型夹杂物以及钛的化合物,其中大部分夹杂物是硫化物,其次是氧化物和硫化物的复合类夹杂物,颗粒尺寸多小于5μm。这两种方法在检测夹杂物类型和尺寸方面的结果是一致的,且均可靠。在大尺寸夹杂物检测方面,两种方法都检测到大尺寸的CaO夹杂物,而电解萃取的方法进一步检测到约18μm的SiO_2·Al_2O_3复合氧化物夹杂,因此电解萃取法对于数量稀少的大尺寸夹杂物的检测更为有效和可靠。     

低氧含量轴承钢的生产工艺及质量

本文叙述50tHPEF-60tVAD-IC法生产轴承钢的冶炼工艺特点和质量水平,通过化学分析和非金属夹杂物的测定以及疲劳寿命试验表明,所生产的轴承钢纯净度高,夹杂物细小分散,氧含量低(平均10.40ppm),改变了夹杂物的形态、消除了点状夹杂物,钢的疲劳寿命是电弧炉大气下熔炼钢的三倍。     

滚动轴承的疲劳失效与轴承钢中的非金属夹杂物的关系

阐述了滚动轴承的运动机理、非金属夹杂物和材料表层疲劳剥离的相互关系,指出轴承钢中的非金属夹杂物是影响滚动轴承使用寿命的一个很重要的因素,提出提高钢的冶炼技术、改进冶炼设备、稳定工艺及拟定合理的检验标准和方法仍是降低轴承钢中非金属夹杂物含量的最有效的措施.     

真空脱气轴承钢的研究

本文对采用真空处理冶炼轴承钢的RH法、VArD法和碱性电炉钢进行了试验研究。结果表明:破坏概率在50％的情况下,采用RH真空处理轴承钢的疲劳寿命是碱性电弧炉钢的1.8倍和1.2倍。采用VArD法真空处理轴承钢的疲劳寿命和电炉钢相近,没有明显提高。经RH法真空处理轴承钢的疲劳寿命之所以得到提高,是因为钢中非金属夹杂物分布弥散,夹杂物为Al和Si氧化物类型组成,并具有硫化物包围氧化物的趋势。而经VArD法真空处理的轴承钢和电炉钢非金属夹杂物分布集中并多为Al和Ca的铝酸钙类型夹杂物组成,而铝酸钙盐所形成的点状夹杂物是降低钢材疲劳寿命的主要原因。钢中非金属夹杂物至工作表面的远近直接影响钢材的疲劳寿命,距工作表面越近其疲劳寿命越低。     

谈针对钢中非金属夹杂物的有效检验

钢中非金属夹杂物包括了外来夹杂物和内生夹杂物两大类。其中,外来夹杂物指的是钢液凝固过程中没有及时浮出而残留夹杂在钢中的耐火材料和炉渣等。而内生夹杂物指的是钢在冶炼过程中,因为脱氧剂的加入以及氮、硫等元素溶解度下降,会形成非金属性质的氧化物、硅酸盐以及硫化物和氮化物等。钢材料的韧性、塑性以及疲劳性能会因非金属夹杂物的存在而降低,并且,其危害会随着钢的强度增高而增多。因此,对钢中非金属夹杂物的检验非常有必要。     

真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物研究

应用大样电解和相分析的方法,对真空感应熔炼FGH95母合金中的非金属夹杂物,尤其是危害较大的大尺寸非金属夹杂物进行了定性和定量分析.结果表明,电解的2.042kg试样中直径大于50μm的大颗粒非金属夹杂物总量为0.9mg,其中最大夹杂物的颗粒直径达到了600μm;这些大颗粒夹杂都是单一或复合氧化物类夹杂物,大部分是外来夹杂物,也有部分新生夹杂物.氧化物相分析结果表明,这些夹杂物主要是Al、Si的氧化物.棒料上部、中部、下部的氧化物相总量呈逐渐增加的趋势.分析指出,只有最大限度地去除外来夹杂物、避免耐火材料的污染、控制氧含量和凝固速度并减少偏析,才能确保完全去除大颗粒夹杂物,有效提高合金的纯净度.     

高洁净轴承钢GCr15滚动接触疲劳机制研究

通过对真空脱气工艺制备的高洁净轴承钢的化学成分、低倍组织、碳化物不均匀性、非金属夹杂物等冶金质量进行标准检测及评级，并利用Aspex扫描分析仪对钢中的非金属夹杂物的数量、类型、尺寸及洁净度指数等进行定量分析，结合滚动接触疲劳寿命试验结果，建立了非金属夹杂物与轴承钢接触疲劳寿命的关系。研究结果表明，高洁净轴承钢的w[O]≤0.000 5%,w[Ti]≤0.000 8%，大颗粒夹杂物DS≤0.5级，但仍是以夹杂物为主导的接触疲劳破坏机制，其中，氧化物类夹杂尺寸较大，并在夹杂物周围存在孔洞缺陷，易于造成应力集中形成疲劳裂纹。高洁净轴承钢中氧化物类夹杂的最大尺寸控制在10μm以下，4.5 GPa高接触应力下的额定寿命L10达到1×107次以上，有望取代电渣重熔轴承钢用于高铁、高速机床主轴、风电主轴等高端装备领域。     

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.      

轴承钢点状夹杂物成因及消除机理的探讨

轴承钢点状夹杂物严重影响钢的疲劳寿命.半个世纪以来,冶金工作者研究在精炼过程中如何消除轴承钢点状夹杂物.通过研究首次指出,精炼过程由渣中还原进入钢液中的钙是生成点状夹杂物的主要原因;并且从理论上分析用氯去除钢液中钙的工艺原理.     

汽车用含硫非调质钢中夹杂物的研究

采用金相显微镜观察、扫描电镜结合能谱仪分析等方法,对不同的汽车用含硫非调质钢试样中的夹杂物进行研究.研究结果表明:汽车用含硫非调质钢中的夹杂物形态主要为条状、纺锤状和球状,呈弥散分布或群落状分布;夹杂物以单一的硫化物为主,存在少量以氧化物、氮化物为核心外裹硫化物的复合夹杂物,几乎没有单独存在的氧化物和氮化物;复合夹杂物多为球状或纺锤状(90％以上长宽比小于3);纺锤状硫化物25％为存在核心或为伴生的复合夹杂物;较高的氧含量有利于形成复合硫化物.     

关于高碳铬轴承钢非金属夹杂物评级的一些看法

高碳铬轴承钢检验非金属夹杂物,目前,有些产品标准还沿用YB9-59或YB9-68标准中的有关评级图片。这两个标准只提供了评级图片和合格级别,对评级原则没有明确的规定。因此,出现两种不同的评级原则,即与标准图片对比时,一种主要是以测量夹杂物面积为主;另一种是以测量夹杂物长度为主。为了严格地、正     

GCr15SiMn轴承钢夹杂物的控制浅析

非金属夹杂物是影响轴承钢寿命的关键因素。通过控制精炼渣成分、钢中硫氧比、终点碳和吹氩搅拌等因素可以降低夹杂物含量、改善夹杂物的性质和形态以减轻其对钢的危害。     

硼对低碳钢中夹杂物形态的影响

研究结果表明:硅锰脱氧的含硼低碳钢中的夹杂物以长条状的MnO-SiO2夹杂物为主,其长宽比为8.7～16.6,变形程度高;随着钢中硼含量的增加,长条状变形夹杂物的比例呈上升的趋势;铝脱氧的低铝含硼低碳钢中的夹杂物以MnO-Al2O3-TiO2与MnS的长条状复合夹杂物为主,其长宽比为9.3～16.3.对比分析认为,这两类长条状夹杂物均为含B2O3的低熔点氧化物塑性夹杂.高铝的含硼低碳钢中的氧化物夹杂主要是Al2O3,未发现变形的长条状氧化物夹杂.     

基于人工智能非金属夹杂物的检测与研究

利用计算机人工智能与神经网络技术,对于每张金相图像照片中的神经元进行图像识别,从点状非金属夹杂物入手,设计一种新型检测点状非金属夹杂物的方法,克服图像中的干扰项,从中找出真正的非金属夹杂物,构造出一套能自动检测非金属夹杂物的计算机软件模型;对非金属夹杂物检测方法和手段所涉及的关键技术进行分析探讨,并根据具体钢材的金相图运行程序,观察检测结果,最后检验该模型的正确率,得到可行性的解决方案,为非金属夹杂物自动检测与甄别的模块化和规范化作出有益尝试。     

稀土及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物特征的影响

为降低夹杂物对轴承钢疲劳性能的危害,比较研究了稀土Ce及热处理对GCr15轴承钢中夹杂物的改性行为。研究发现：稀土处理使钢中夹杂物球化、平均尺寸降低,有助于降低铝脱氧轴承钢中夹杂物的危害;热处理(1 250℃)同样可以球化、细化钢中的夹杂物,夹杂物的平均尺寸、长宽比、面积分数随热处理时间(0～330 min)的增加均呈下降的趋势,继续延长热处理时间(330～510 min),铝脱氧轴承钢中大尺寸夹杂物比例增加,稀土轴承钢中球状Ce-Al-O-S均质夹杂转变为富Al相和富Ce相的非均质夹杂,对轴承钢疲劳性能危害大。在该研究条件下,铝脱氧轴承钢及稀土轴承钢热处理330 min时夹杂物特征最优。     

轴承钢夹杂物行为的原位观察

利用高温共聚焦激光显微镜(CLSM)将4个炉次的高等级轴承钢样品加热至液态,炼钢温度下动态原位观察夹杂物碰撞长大行为,保温后快速冷却,再利用扫描电镜观察试样中的夹杂物,并用能谱分析EDS确定其成分。结果表明,未经过高温共聚焦显微镜处理的轴承钢原始样中夹杂物主要是尖晶石核心外包覆CaS;经过相应处理的轴承钢试样中夹杂物则主要是球状铝酸钙夹杂物,并观察到部分液态的铝酸钙夹杂物在钢液-气相界面铺展,同时观察到了铝酸钙夹杂物与镁铝尖晶石碰撞长大。根据观察结果可判断,轴承钢钢液中液态化程度高的铝酸钙夹杂物相互碰撞以及其与镁铝尖晶石之间的碰撞融合长大是形成Ds夹杂物的重要原因,降低钢中钙含量可以降低夹杂物中的CaO含量,从而提高夹杂物熔点以降低其在钢液中的液态化程度,从而减少Ds夹杂物形成。