NbC对HRB500钢筋凝固过程中异质形核与晶粒细化的影响

基于二维错配度理论,针对以NbC为基底的相对形核相γ-Fe、α-Fe进行错配度计算.利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、金相显微镜(OM)、动态热模拟相变仪,以及力学性能测试,研究了含Nb微合金钢的析出强化、细晶强化、控冷效果、显微组织及力学性能.结果表明:α-Fe与NbC异质形核的效果较好,γ-Fe与NbC异质形核的效果不理想;在连续冷却过程中,珠光体的临界冷却速率为1.5℃/s,贝氏体的临界冷却速率为5.0℃/s;含Nb的HRB500钢筋通过合适的控冷工艺可以有效细化晶粒尺寸,提高微合金钢的力学性能.

稀土钇对高碳硬线钢中氧化铝夹杂物的改性研究

为了改性铝脱氧钢中的夹杂物(主要是Al_(2)O_(3)),采用稀土钇处理的实验方案。基于经典热力学以及Factsage软件计算了钇活度对夹杂物的演变规律,结果表明,稀土钇加入后主要和钢液中的O,S和Al结合,阻碍了Al_(2)O_(3)夹杂物的聚集和长大。通过凝固过程中夹杂物类型的变化规律,研究了稀土钇对夹杂物的改性过程。计算了钢中夹杂物的尺寸分布、数量密度、均匀度、最小界面间距、面度密度等,结果表明钇对夹杂物起到了不同程度的改性效果。当钇的添加量为0.032%时,夹杂物平均直径为2.97μm,均匀度为0.68,夹杂物最小界面间距大于10μm的比例为24.1%,夹杂物的面积密度集中在0.037%;当钇的添加量为0.065%时,夹杂物平均直径为2.34μm,均匀度为0.76,夹杂物最小界面间距大于10μm的比例为33.7%,夹杂物的面积密度集中在0.024%;当钇的添加量为0.087%时,夹杂物平均直径为1.71μm,均匀度为1.02,夹杂物最小界面间距大于10μm的比例为46.7%,夹杂物的面积密度集中在0.015%。理论计算和实验结果基本验证了3组实验中的最佳方案是添加0.087%的钇。

镧对高碳硬线钢中Al_(2)O_(3)夹杂物改性的晶体学分析

为了控制与改善高碳硬线钢中氧化铝夹杂物的数量、形状和分布,提高钢的洁净度,细化钢的组织结构,均匀钢的化学成分,在高碳硬线钢中添加稀土镧元素研究其对氧化铝夹杂物的改性问题。通过对高碳硬线钢中添加稀土镧形成的稀土氧(硫)化物,采用扫描电镜和能谱分析进行表征,研究其对氧化铝的改性问题,发现镧的加入可以改变夹杂物的形状,夹杂物从不规则形状转变为较规则的椭圆形,随着夹杂物面间距增大,其逐渐弥散化。利用热力学以及边-边匹配模型计算其与γ-Fe和Al_(2)O_(3)之间沿密排晶向的原子间错配度和密排晶面的面间错配度,探究含镧夹杂物作为钢液凝固时初生相异质形核核心的可能性及有效性。结果表明,加入镧后,在1000~2000 K温度范围内根据生成夹杂物的吉布斯自由能的大小,得出钢中可能生成夹杂物的顺序为La_(2)O_(2)>La_(2)O_(2)S>LaAlO;>LaS>La_(3)S_(4)。利用边-边匹配模型计算稀土氧(硫)化物与γ-Fe和Al_(2)O_(3)之间的原子匹配情况,发现了La_(2)O_(2)、LaS、La_(2)O_(2)S和La_(3)S_(4)均可能作为Al_(2)O_(3)和γ-Fe异质形核的核心,且La_(2)O_(2)S可能优先成为γ-Fe异质形核核心,LaS可能优先成为Al_(2)O_(3)异质形核核心,揭示了钢中氧化铝夹杂物的改性机理,为高碳硬线钢中非金属夹杂物的处理提供了理论依据。

稀土镧对SWRS82B钢中氧化铝夹杂物的影响

SWRS82B钢中氧化铝夹杂物严重影响钢绞线的拉拔性能。通过扫描电子显微镜(SEM)和能谱(EDS)分析仪研究了镧的不同添加(0~0.0360%范围内)对氧化铝夹杂物的成分、形态、尺寸数量和夹杂物间距的影响。基于经典热力学以及Factsage计算了稀土镧添加量对氧化铝夹杂物成分的演变规律。结果表明:钢液未加入稀土镧元素改性前,夹杂物的形貌趋于不规则的棱角状,夹杂物平均尺寸在8.65~11.32μm的范围内,夹杂物之间界面间距主要在10~100μm范围内。其次,当稀土镧添加量为0.036%的实验试样中具有最佳的夹杂物特征,其中面密度分布均匀,夹杂物之间界面间距变大,主要在100~500μm范围内,钢液中夹杂物形貌趋于近球形,夹杂物平均夹杂物尺寸减小了5.9~7.7μm。最后,通过结合上述所有热力学计算及实验结果推测了夹杂物的演变规律,目标夹杂物改性的大致路线为:Al_(2)O_(3)→La_(2)S_(3)+LaAlO_(3)→La_(2)S_(3)+LaAlO_(3)+La_(2)O_(2)S→La_(2)S_(3)+La_(2)O_(2)S,对解决高碳钢氧化铝夹杂物改性的问题提供参考。