SAPH440钢凝固过程中TiN析出模型

通过凝固过程偏析模型和热力学计算,建立了含钛微合金钢在液态及凝固过程中TiN的析出模型.模型计算表明SAPH440钢液相中TiN没有析出,凝固过程中在固相率fs为0.65时TiN开始析出,TiN的析出抑制了钛和氮的晶间偏析.通过调整微合金钢中氮和钛含量,配合连铸工艺,可以控制TiN的析出时机,减小对钢性能的危害.     

钢中硼化物的析出行为

 为了有效地利用钢中微量硼的强韧化作用，采用α粒子径迹法和电子显微镜对硼化物的析出行为进行了研究。结果表明：试样在固溶处理后水冷甚至冰盐水冷却时都观察到奥氏体晶界上有硼化物Fe23(CB)6析出；当冷速为20℃/s时，除了晶界有Fe23(CB)6析出外，晶内也有Fe23(CB)6析出。经固溶处理后水冷的试样再在850℃恒温处理时，主要析出物是BN，它以MnS为核心在其周围析出，呈MnS+BN复合体形态。     

高效焊丝用钢中TiN析出的热力学分析

TiN是焊丝用钢ER50-G中存在的主要非金属夹杂物之一,对材料的使用性能有着显著影响.使用热场发射扫描电镜等对Ti含量约0.16％的ER50-G钢种的生产过程钢样进行了检测,在盘条成分基础上利用热力学计算得到其TiN粒子临界析出温度约为1549.6℃,在该钢种的液相线以上.分析发现ER50-G在固、液两相状态下均有TiN粒子析出,但以液态下析出的较大尺寸的TiN粒子为主;结合对TiN粒子尺寸的测量结果和物理化学相分析结果,认为在ER50-G生产中,钢液中TiN粒子的析出量高于理论值,而固相下的析出量则低于理论值,从而推导得出TiN粒子的实际析出曲线.     

含钛焊丝钢中TiN析出的热力学分析

对含钛焊丝钢中TiN析出进行了热力学计算与分析。结果表明:钢中氮含量在0.008 0%以下,钛含量在0.050%～0.100%范围内,液相线1 517.3℃以上不会析出TiN;该钢种目标钛含量0.070%～0.080%范围内,在其固相线1 456.6℃以下弥散析出细小TiN,须满足钛、氮浓度积小于3.720 3×10^-4,此时钢中氮含量控制在小于0.005 0%的水平为宜。     

钙处理钢中夹杂物行为的研究

为改善武钢CSP产线钢水的连浇性,通过工业试验对钙处理钢中夹杂物的变化进行了研究,试验结果表明,钙处理后,钢中夹杂由Al2O3和MnS转变为铝酸钙盐或CaO-Al2O3-MgO-CaS复合夹杂,由于钙处理对夹杂物的聚合变性作用,钢中夹杂物直径不小于5μm的比例增加。通过热力学计算,分析了钙处理使夹杂物变性的条件。根据试验结果对工艺进行了优化,钢水结瘤断浇次数由3.6次/月降低到1.5次/月。     

帘线钢中氮含量对TiN析出的影响

 研究了攀钢新钢钒公司生产帘线钢72A过程中钢中氮含量变化对钢中TiN夹杂析出的影响。研究发现,随着钢中氮含量的升高,钢中析出的TiN夹杂数量变多,尺寸变大。热力学研究表明,在帘线钢中TiN一般只能在固相区形成,考虑元素偏析对凝固前沿元素富集的影响,凝固过程中TiN能在固液两相区析出。在帘线钢生产过程中,为了控制钢中TiN的析出,除了控制钛含量,控制钢中氮含量及氮偏析更加重要。理论计算结果表明,当钢中钛的质量分数控制在0.0003%~0.0005%区间时,将钢中氮的质量分数控制在0.0017%~0.0029%区间内能显著降低乃至杜绝帘线钢中TiN的析出。攀钢将帘线钢中钛、氮的质量分数分别控制在0.0005%以下和0.002%以下,显著减少了钢中TiN的析出,个别炉次中没有发现尺寸大于2μm的TiN夹杂。     

含Ti齿轮钢中TiN夹杂析出热力学及其控制

为了控制试验钢中TiN夹杂的析出,对TiN生成反应进行了热力学分析。结果表明,钢液在液相线温度以上不会自发生成TiN夹杂,在钢液凝固过程中,由于Ti、N元素在凝固前沿的富集,使得TiN夹杂的生成反应得以进行。在实际生产当中,为了减少TiN夹杂在两相区内的析出,应在控制钢中Ti、N含量的基础上,再适当加强连铸二冷速率,使钢液快速通过两相区(1 728～1 878 K)。同时,根据Scheil方程计算得到,试验钢在凝固过程中不析出TiN夹杂的条件为将钢中的钛氮浓度积控制在7.04×10-5以下。     

20CrMnTiH和GCr15钢中TiN析出热力学计算

对莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂生产的20CrMnTiH和GCrl5钢中TiN析出进行了热力学计算。计算结果表明,在各自液相线温度以上均不会析出TiN,在固相线温度以下析出TiN的条件分别是钛氮浓度积小于9．17×10^-5和小于2．34×10^-5。     

Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出机理和规律

结合冶金热力学和凝固偏析模型分析了Ti-IF钢凝固过程中TiN的析出特点.Ti-IF钢凝固前期钢液中TiN夹杂无法生成,固相中TiN源自低温固相析出;凝固固相分数达到0.64时,Ti、N组元在凝固前沿富集程度增加,凝固前沿固相中开始有TiN析出;凝固末期,Ti和N的富集程度进一步增大,固液相中均能有TiN析出.采用扫描电镜分析了TiN在铸坯中的分布,从铸坯表层到中心TiN数量和尺寸存在显著变化：从铸坯表层向中心方向TiN尺寸不断增大,平均尺寸从1-2μm增大到5μm,在距离表层70-80 mm处尺寸达到最大;在铸坯厚度中间位置,TiN尺寸较大,平均尺寸为5μm左右;在铸坯中心TiN尺寸又有所变小,平均尺寸为3μm左右;在铸坯表层TiN密集程度较高,在铸坯中间和中心TiN数量密集程度显著降低.IF钢铸坯中TiN析出时机及其尺寸和数量与Ti、N组元偏析和凝固冷却速度关系密切.     

20CrMnTi齿轮钢中TiN析出相对淬透性的影响

为了研究20CrMnTi齿轮钢中TiN析出相对淬透性的影响,以实际生产中两种具有不同淬透性特性的20CrMnTi端淬试样为基础,对试样的外围硬度进行测试,用金相显微镜观察室温组织和原奥氏体晶粒组织,用扫描电镜观察分析钢中TiN颗粒的特征,以及利用Thermo-Calc软件分析TiN的析出过程.研究结果表明,奥氏体晶粒度...     

耐蚀合金中TiN析出机制

摘要：TiN颗粒尺寸及其分布对耐蚀合金性能有明显的影响,因此有必要对TiN在铸坯中的分布及其析出行为进行研究。采用扫描电镜(SEM)、金相显微镜（OM）观察了TiN夹杂物在铸坯中的分布、尺寸及其形貌;基于热力学和动力学理论分析了耐蚀合金铸坯中TiN夹杂物的析出时机及其尺寸,结合试验结果和理论计算明确了TiN夹杂物在凝固后铸坯中的位置和尺寸与析出时机的关系,为控制TiN夹杂物提供理论指导。结果表明,冶炼过程中析出的TiN夹杂物尺寸较大,在凝固过程中被枝晶吞没,位于铸坯枝晶内和等轴晶内;微观偏析计算结果表明,在凝固分数为0.55时,TiN开始析出,最开始析出TiN夹杂物的逐渐长大,长大后的TiN易于被二次枝晶吞没,最终位于铸坯中的枝晶间和等轴晶内,后期析出的TiN则在枝晶间和等轴晶间。固相中析出的TiN夹杂物长大较慢,尺寸细小,最终位于奥氏体晶界。     

低碳贝氏体钢中硫化物的析出行为

低碳贝氏体钢钢锭加热到1450℃均热1 h后分别空冷到1200℃淬火、800℃淬火,将淬火与未淬火样进行了TEM观察,1200℃淬火时,主要是氧化物析出,复合很少量的硫化物和氮化物;800℃淬火析出物有分别以MnS、CuxS、富单质Cu为主,复合少量TiN的三种复合析出物,析出物颗粒较大;钢锭中的硫化物析出相基本为CuS,复合少量MnS、(Ti,Nb)(C,N),析出物颗粒细小。     

钙处理含硫20CrMo齿轮钢夹杂物析出研究

通过热力学计算控制钢中喂钙量,把钙处理20CrMo钢中Al2O3变性为低熔点的12CaO·7Al2O3上浮去除,从而使钢中夹杂物满足评级要求;并用Thermo-Calc软件模拟钢液凝固过程中CA6、CA、CA2钙铝酸盐及MnS夹杂物的析出情况.用SEM对轧材中纺锤状夹杂物进行分析,少量夹杂物内核颜色较深,为Al2O3、CaS等夹杂,外层包裹的夹杂颜色较浅,为MnS夹杂.说明凝固过程中钢液中先析出的Al2O3、CaS等复合夹杂可以被后析出的MnS捕获作为其核心.     

从钙处理到凝固钢中夹杂物改性及析出热力学研究

钙处理是使钢中氧化物和硫化物夹杂转化成对钢的性能有利的无害夹杂很好的方法。通过钙使固体AlO2半状物转化成液体铝酸钙，从而避免铝脱氧钢连铸期间水口堵塞。钙处理也是改进钢的机械加工性的一种重要方法，增加硫含量可进一步改进机械加工性。然而，加硫钢由于缺乏氧化物的改性以及形成容易堵塞水口的固体硫化钙而出现学浇注问题。     

从钙处理到凝固钢中夹杂物改性及析出热力学研究

钙处理是使钢中氧化物和硫化物夹杂转化成对钢的性能有利的无害夹杂很好的方法。通过钙使固体Al2O3串状物转化成液体铝酸钙，从而避免铝脱氧钢连铸期间水口堵塞。钙处理也是改进钢的机械加工性的一种重要方法，增加硫含量可进一步改进机械加工性。然而，加硫钢由于缺乏氧化物的改性以及形成容易堵塞水口的固体硫化钙而出现浇注问题。[第一段]     

钛处理钢凝固后夹杂物的析出行为

 利用扫描电镜和能谱分析研究了钛处理钢凝固结束后钢中夹杂物的形貌、组成和尺寸分布,并考查了加钛前后钢中夹杂物行为变化。研究表明通过钢液加钛处理,凝固结束后钢中夹杂物主要为以含钛复合氧化物为核心、外包硫化锰的复合质点,它们尺寸较小(2~3 μm),形状为球形,不易受力变形,可望成为钢中铜弥散化非均质形核的有效质点。     

超低氧车轮钢中TiN夹杂析出的热力学分析及控制

通过对高速车轮钢中TiN夹杂物析出进行热力学分析,得到了车轮钢的液相线和固相线温度及1873K时Ti、N的活度.对TiN生成反应和钢中Ti、N溶度积进行了计算.结果表明:TiN只能在固相中生成,但在本车轮钢Ti、N含量下,固相中也没有TiN生成的条件,只有在钢液凝固前沿,由于Ti、N在两相区的富集,TiN夹杂物的生成反应得以进行.因此,在生产中,适当提高连铸二冷的冷却速率,使钢液快速凝固,减少凝固前沿Ti、N的富集时间,可减少纯TiN的析出.对本实验车轮钢中TiN夹杂的检测结果进行计算分析可知,在正常生产时铸坯冷却速率条件下,将钢中Ti的质量分数控制在3.5×10^-5以下、N的质量分数控制在3.1×10^-5以下,理论上可以消除TiN夹杂物的析出,改善车轮钢的疲劳性能,提高车轮的使用寿命.     

汽车大梁钢中第二相粒子析出行为

运用热动力学理论和Oswald熟化理论研究了不同氮含量汽车大梁钢中第二相粒子的析出和熟化行为.研究发现钢中N含量的增加会促进V(C,N)在奥氏体中析出从而细化铁素体晶粒,当氮的质量分数增至4.2×10^-4时铁素体晶粒尺寸能细化至4.7μm.形核率–温度曲线和析出–温度–时间曲线表明氮含量的增加可以扩大奥氏体区中最大形核率的温度范围,氮的质量分数由5.5×10^-5增至4.2×10^-4时其最快析出的鼻点温度由840℃上升至968℃.透射电镜观察显示氮含量的增加明显降低析出V(C,N)粒子的尺寸.VN在奥氏体中的Oswald熟化速率计算表明熟化速率随温度的降低不断减少,同时增加N含量还可以有效降低析出粒子的熟化速率,从而抑制沉淀析出的第二相粒子的熟化长大过程.     

TiN粒子在焊接热循环过程中的溶解、粗化及再析出行为

采用萃取复型技术,对经受焊接热循环不同阶段的试样进行研究,分析TiN粒子在焊接热循环不同阶段的溶解、粗化及再析出行为。结果表明,在焊接热循环加热过程的低温阶段（1200℃以下）,粒子的溶解以粒子的尺寸减小为主要特征,粒子数量变化不大。在焊接热循环加热过程的高温阶段（1200-1350℃）,大量小尺寸粒子消失,粒子平均尺寸显著增大。研究发现,TiN粒子的溶解存在很大的滞后效应,在冷却过程的高温阶段（1350-1300℃）,粒子仍继续溶解,在冷却过程的低温阶段（1300℃以下）,固溶状态的Ti与N结合并沉淀到残留的TiN粒子上,使粒子粗化。在焊接热循环过程中,Ti微合金钢原始奥氏体晶粒长大主要发生在冷却阶段。     

轴承钢中TiN夹杂物析出的控制

通过对轴承钢中TiN夹杂析出的理论分析,得到不同凝固率下TiN夹杂析出溶解度饱和线,据此提出防止TiN夹杂析出的[Ti]、[N]控制范围,同时提出了生产过程中[Ti]、[N]的控制措施.