加热温度对高硫车轮钢夹杂物化学冶金的影响

研究了高温加热对高硫车轮钢中MnS+Al2O3复合夹杂物结构与形态的影响。通过采用扫描电子显微(SEM)技术对高硫车轮钢中夹杂物的类型及尺寸进行了分析统计。结果表明：加热温度为1 300 ℃时,MnS回溶对MnS+Al2O3复合相的包裹效果没有产生显著地破坏作用。而当加热温度升至1 350 ℃后,由于大量的硫化物回溶,使不少氧化物夹杂物直接暴露于钢基体,破坏高硫钢中MnS＋Al2O3复合相的包裹效果。在含硫车轮钢的热加工过程中,应该尽量降低处理温度（低于1 300 ℃）来降低MnS回溶对全包裹Al2O3复合夹杂物的破坏作用。     

稀土Ce含量对4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的变质作用

为探究Ce元素对热作模具钢中夹杂物的影响及其作用机理,用场发射扫描电镜(SEM/EDS)和附带的夹杂物自动分析系统对不同Ce含量的4Cr5MoSiV1钢中夹杂物的类型、形貌、数量、尺寸及其分布进行观察和统计分析。结果表明,不含Ce的试样中夹杂物不仅数量多、平均尺寸较大且形状不规则,主要类型为Mg-Al-O类、MnS和Mg-Al-O外覆盖MnS的夹杂物;随Ce含量的增加,试样中的夹杂物有数量和平均尺寸减小、并变质为球形稀土硫氧化物的趋势。当钢中Ce含量为0.0070%时,夹杂物的数量最少,平均尺寸最小;继续增加稀土Ce含量到0.0120%时,会形成更多的硫氧化物夹杂,且夹杂物有数量增多、平均尺寸增大的趋势。随着凝固过程的进行,Ce主要以稀土硫氧化物形式存在试验钢中,60%以上的夹杂物会被凝固前沿推动,且最终留在晶界附近。     

硫对超高强度钢300M高周疲劳性能的影响

对高硫和低硫300M钢的显微组织和力学性能进行了系统研究,重点分析了硫含量对300M钢中夹杂物特征及高周疲劳寿命的影响机理。研究发现,硫含量的增加会大大降低300M钢的高周疲劳寿命。硫含量的增加会提高MnS夹杂物的析出温度及析出数量,提高试样次表层出现大尺寸MnS夹杂物的概率,大大降低高周疲劳裂纹萌生的难度,进而降低300M钢的高周疲劳寿命。     

电解萃取研究稀土元素对耐候钢中夹杂物的影响

为了研究稀土元素对钢中夹杂物的改性影响,以未添加稀土元素的Q235和添加了稀土元素的Q235RE两种耐候钢为研究对象,采用非水溶液电解萃取和物理磁选分离的方法提取出钢中的夹杂物,结合X射线衍射仪、扫描电镜和能谱仪分别对其类型、三维形貌进行研究。研究结果表明：未添加稀土元素的Q235钢中的夹杂物类型主要是硫化锰和铝、硅的复合氧化夹杂,且尺寸较大,呈现不规则多角状的镁铝氧化物、氧硫复合夹杂物尺寸可达40 μm,长条状硫化锰夹杂尺寸可达50 μm;稀土耐候钢Q235RE中夹杂物的类型主要是氧硫稀土复合夹杂物,夹杂物尺寸明显变小,长条状的硫化物被规则的球状的稀土硫化物及稀土氧硫复合夹杂物所取代,不规则多角状的氧化夹杂物尺寸小于15 μm,尺寸减小了约60%。     

两种工艺流程生产GCr15轴承钢的夹杂物对比研究

对本钢生产GCr15轴承钢的转炉流程和电炉流程产品分别进行取样,分析其化学组成。采用EVO18-INCASteel全自动夹杂物分析仪,对两种工艺流程生产的GCr15轴承钢试样进行夹杂物种类、成分、尺寸分布和构成等进行全面检测对比。结果表明:电炉工艺去硫效果稍好于转炉,转炉去氮效果好于电炉。转炉试样的夹杂物密度要高于电炉试样。5μm以内的小尺寸夹杂物电炉试样比例高于转炉试样,大于10μm的较大尺寸夹杂物转炉试样所占比例稍高于电炉试样。转炉试样中较大尺寸夹杂主要为硫化物。电炉试样中主要为氧化物、硫化物和氮化物,其中氮化物夹杂高于转炉试样,虽然其夹杂物总体尺寸分布优于转炉工艺,但在大尺寸夹杂物对比上,危害比硫化物大的氮化物夹杂物比例比转炉高2倍。     

热变形行为与动态再结晶对低硫齿轮钢硫化锰夹杂物的影响

利用Gleeble-1500热-力模拟试验机对齿轮钢FAS3420H进行了热压缩试验,研究变形温度、变形量等对硫化锰夹杂物尺寸和相对塑性的影响。研究发现,在变形过程中,硫化物的碎化与长大现象交替进行,变形温度与变形量对硫化锰夹杂物的尺寸影响较大,其变化规律与齿轮钢基体再结晶程度有关。变形温度较低(900℃)时,随着变形量的增加,长宽比小的硫化物数量先减少后增加,相对塑性呈降低的趋势,而动态再结晶分数逐渐增加;变形温度较高(1200℃)时,随着变形量的增加,长宽比小的硫化物数量先增加后减小,MnS相对基体变形能力呈增加的趋势,但整体比低温轧制时要低,而此时在较低变形量下已发生充分的动态再结晶。由此可见,在实际轧制过程中选择较高温度,基体在变形量较小时即发生动态再结晶,在基体变形和再结晶过程中晶界移动的共同作用下,可以得到尺寸较小、数量较多的硫化锰夹杂物。     

Q195热轧带钢凝固冷却过程非金属夹杂物生成热力学及工业实践

为了控制Q195钢中非金属夹杂物在凝固冷却过程的转变,采用ASPEX自动扫描电镜研究了实际生产凝固冷却过程夹杂物的转变,并用FactSage软件理论计算了这一过程夹杂物转变的热力学原理。研究结果表明:Si-Mn-Al复合脱氧Q195热轧带钢中间包内夹杂物主要成分为SiO2-MnO-Al2O3,连铸坯中硫化物夹杂质量分数急剧升高,氧化物夹杂中SiO2质量分数升高,MnO质量分数下降。钢中夹杂物成分与尺寸有明显对应关系,中间包内夹杂物尺寸越大,Al2O3质量分数越多,SiO2质量分数越低;铸坯中夹杂物尺寸越小,MnS质量分数越高,氧化物夹杂尺寸越小,SiO2质量分数越高。FactSage热力学计算表明,在钢凝固冷却过程,钢中会析出SiO2相、Mn2Al4Si5O18相和MnS相,析出相尺寸一般较小,使小尺寸夹杂物中SiO2和MnS质量分数升高,热力学理论计算可以较好地解释夹杂物成分在凝固冷却过程的转变。     

M-EMS搅拌强度对钢轨钢MnS析出的影响研究

开展了M-EMS搅拌强度、硫质量分数对比工艺试验,采用Aspex分析了各工艺条件下钢轨特定位置MnS非金属夹杂的单颗粒长度尺寸及析出二维面积比例差异。结果表明：M-EMS搅拌强度越大,纯态较大尺寸的MnS非金属夹杂析出概率越大,复合态MnS非金属夹杂形核几率增加,同时也促进了较大尺寸的复合态MnS非金属夹杂形成;此外,硫质量分数较高的钢液更容易析出较大尺寸的纯态MnS非金属夹杂。降低钢液硫质量分数的基础上,增加形核质点并控制M-EMS搅拌强度可改善MnS非金属夹杂析出和分布。     

Fe-Mn-Al-C系轻质钢变形行为的原位分析

采用原位分析的方法研究了0.24C-10.46Mn-5.14Al(高锰)和0.24C-3.57Mn-4.99Al(低锰)两种轻质钢在室温拉伸过程中的相变行为。结果表明:层错能为29 m J/m2的高锰试验钢表现出了明显的孪晶诱发塑性效应(TWIP),层错能相近的低锰试验钢经拉伸后奥氏体含量明显降低,组织中出现了α'马氏体,在拉伸变形过程中呈渐进式转变的相变诱发塑性(TRIP)作用,其力学性能优于高锰试验钢;高锰试验钢中奥氏体碳含量越低,稳定性越差,其向ε马氏体的瞬时相变行为越显著,从而抑制了γ→α'的转变,导致其力学性能降低。     

管线钢硫化物钙处理技术分析

在对管线钢中硫化物的作用进行综合分析的基础上，结合莱钢的生产实践，利用冶金热力学原理，分析计算了管线钢硫化物的钙处理工艺条件，并对管线钢中的夹杂物进行了检测分析。结果表明，莱钢生产管线钢时，大部分炉次精炼终点氧质量分数高于理论计算钙处理所需的目标氧质量分数3.42×10-6，钢中钙质量分数未达到理论计算钙硫平衡时所需的量，硫化物夹杂物变性并不完全，钢中存在MnS、MnSCaS复合夹杂物。     

稀土改性42CrMoS易切削钢中的硫化物夹杂分析

利用光学显微镜和能谱仪研究了42CrMo钢中分别添加S(0．09wt％)和S—RE元素后，钢中夹杂物的组成、形态和变形能力，并分析了硫化物夹杂对钢的力学性能的影响。结果表明，单独加S元素时，钢中主要存在MnS夹杂，MnS在高温具有强的塑性变形能力是导致锻件力学性能各向异性的重要原因；加入RE(0．076％)元素后，钢中出现的稀土硫化物具有较强的抗塑性变形能力，改善了钢的横向力学性能，其横纵向冲击韧度比值由单一加S元素的0．2提高到0．5，从而为钢的实际应用提供了理论依据。     

锆脱氧对船板EH36夹杂物和耐蚀性能的影响

为研究脱氧方式对船板夹杂物形态和耐蚀性能的影响,采用锆脱氧和铝脱氧,对比两种脱氧条件下钢板晶粒尺寸、夹杂物形态和耐腐蚀性能。结果表明,锆脱氧试验钢夹杂物主要为钙铝酸盐夹杂、球形复合氧化物;其中,大颗粒和长条状MnS夹杂物的密度较低,夹杂物弥散细小,可以阻止晶界迁移带来的晶粒长大,有效细化钢板晶粒尺寸。锆脱氧形成的钢中细小氧化物可以作为MnS异质形核核心,降低了钢基体MnS夹杂微区电化学腐蚀敏感性与扩展速度;这种复合氧化物电化学稳定性好,与铝脱氧方式相比,可以有效提升钢板耐蚀性能。     

稀土La和Ce对25CrMoVB钢夹杂物的影响

用扫描电镜及能谱仪观察和分析不同La和Ce含量的25CrMoVB钢中夹杂物形貌和成分。结果表明,随着加入La、Ce含量的增加,钢中的长条形MnS夹杂逐渐被改性,最终变成小尺寸球状的稀土硫氧化物;同时钢中的硅酸盐、氧化铝夹杂也被改性成稀土夹杂。但La、Ce加入过量时,钢中会出现较大尺寸的复合夹杂。     

基于反向工程方法的易切削笔尖钢关键工艺参数的探索

基于反向工程方法,对市售5种具有代表性的圆珠笔笔尖钢的成分及含量、易切削相组成及配比进行了检测分析,探讨了开发笔尖钢的关键工艺参数。研究结果显示:5种笔尖钢均为含硫-铅-碲的易切削不锈钢,硫的平均质量分数高于0. 35%,平均锰硫比(Mn/S)值为3. 45,铅的质量分数为0. 11%～0. 12%,碲的质量分数为0. 013%～0. 021%;钢中主要易切削相为硫化锰、单质铅和碲化物。5种笔尖钢中夹杂物的平均等效直径分别为3. 3、4. 1、4. 9、3. 8、3. 8μm,其中3号笔尖钢中硫化物形态控制较好,易切削相分布均匀。基于检测结果开展了加Te高硫钢高温熔炼试验,通过对硫化物的碲改质寻找最佳的碲硫比(Te/S)值,结果显示,当Te/S=0. 25时,夹杂物形态控制较好,进一步提高Te/S,夹杂物改质效果提升不明显。     

锻造工艺对易切削钢中硫化锰及力学性能的影响

采用金相显微镜、扫描电镜和ASPEX扫描电镜-能谱仪等方法,研究了锻造工艺对易切削钢中硫化锰形貌、长宽比、尺寸、最大弦长、数量及其力学性能的影响。研究结果表明:铸态试验钢中的硫化锰呈近似球形或纺锤形,大部分硫化锰在基体内任意分布,少量硫化锰沿晶界呈链状分布;锻态试验钢中的硫化锰沿着锻造方向伸长,与铸态试验钢相比,其长宽比与最大弦长增大、尺寸减小、单位面积内数量增加。铸态试验钢拉伸断口的主要特征为解理台阶与河流花样,断裂方式为脆性断裂;锻态试验钢的拉伸断口为解理和韧窝混合型形貌,断裂方式为韧性断裂。锻态试验钢的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、断面收缩率及冲击韧性与铸态试验钢相比均有明显改善。     

高强度40CrNiMoA钢制螺栓的断裂原因分析

采用扫描电镜观察、金相观察、常规拉伸以及慢应变速率拉伸试验,对高强度40CrNiMoA钢制断裂螺栓进行了质量普查及断裂类型判断。结果表明:断裂螺栓的力学性能、金相组织均属正常,钢中MnS夹杂物偏高,具有较多的带状偏析;螺栓断裂方式为过载断裂。     

Mg对X80管线钢夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响

在实验室条件下,对X80钢进行了镁处理和热处理试验,分析了镁对钢中夹杂物和奥氏体晶粒尺寸的影响。结果表明,镁处理后,钢中钙铝酸盐类夹杂物含量减少,MgO·Al₂O₃夹杂物含量增加。Mg含量进一步增加,钢中会形成MgO夹杂物,导致MgO·Al₂O₃和Al₂O₃夹杂物含量减少。镁处理对钢中硫化物、碳化物和氮化物的类型和含量影响不大。镁处理可使钢中小尺寸夹杂物数量增加,夹杂物尺寸平均值减小。镁处理X80钢热处理后,钢中夹杂物主要为尺寸小于1 μm的MgO·Al₂O₃,具有钉扎晶界的作用,从而使镁处理后试样的奥氏体晶粒尺寸明显减小。     

易切削曲轴钢S45CrS中氧含量对硫化物形态的影响

易切削曲轴钢S45CrS具有组织致密、承受载荷大、耐热性好、硬度均匀性好等特点,常用于制作发动机中承受冲击载荷和传递动力的重要零件。S45CrS钢中硫化物(Mn、Fe)S的形态分为三类:I类为大小不同的球形;II类在钢的晶界以很细的链条状析出,属于晶界硫化物;III类形状为块状的单相夹杂物,在钢中分布无规则。硫化物的形态直接影响钢材的力学性能和切削性能,而硫化物呈球状或纺锤状比线条状更有利于切削性能的提高。本文通过电子显微镜对易切削非调质钢S45CrS低倍试片的中心、1/2半径和边缘处形貌及具体硫化物夹杂物分析,发现有氧元素存在的条件下硫化物夹杂物形态更接近圆形或椭圆形,氧含量越高效果越明显,促进了I类和III类硫化物的形成。     

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 本文通过对某钢厂滚动接触疲劳寿命较低的S55C轴承钢取样做蓝脆断口试验：SEM显微形貌分析和红外吸收光谱测定试样中碳、硫的不均匀度等理化特性分析,同时对该钢的宏观夹杂物进行测定,发现该钢半径二分之一区域处的碳、硫等元素的含量较高,边部与心部都为负偏析,而且其断口SEM的显微形态上有硫化物的析出并伴随微区的沿晶断裂,从而找出了导致该钢疲劳寿命较低的主要原因。     

热处理工艺参数对YF45MnV钢夹杂物形态的影响

进行了YF45Mn V钢试样不同加热温度、保温时间及冷却方式的热处理。通过金相显微镜观察和运用硫化物金相定量分析统计的方法,研究了YF45Mn V钢经过热处理后硫化锰夹杂物的变化规律。结果表明:在950~1100℃保温0~2 h,硫化物不同长宽比(L/W)的数量都减小;在950~1250℃保温2 h,随着加热温度升高,试样中硫化锰夹杂物长宽比L/W3的所占的比例越来越多;在1100℃,随着冷却速率的增加(由空冷到水冷),在保温1 h时,纺锤形硫化锰夹杂物(L/W3)数量减少;在保温3 h时,纺锤形硫化锰夹杂物数量增加。