稀土Ce对含磷高强IF钢铸轧全过程MnS夹杂物影响

对含磷高强IF钢中MnS夹杂物控制进行了分析.通过对含磷高强IF钢中添加稀土进行对比试验,借助扫描电镜等设备对铸坯1/8、1/2、7/8厚度方向的试样以及热轧、冷轧、连退工序的带钢试样进行了夹杂物统计及二维形貌的观测对比,并对铸坯试样中小样电解的夹杂物及轧制各工序试样中原貌提取的夹杂物进行三维形貌的观测对比.结果表明:铸坯中心MnS夹杂物数量分布明显大于铸坯近表面,稀土的加入,先与钢中S相结合,并在凝固过程中较MnS提前析出,生成了小尺寸的球状夹杂物,可明显降低铸坯各位置MnS夹杂物的尺寸及数量;未加稀土钢在带钢轧制各工序中MnS夹杂物尺寸为10μm左右,且具有遗传性,在轧制过程中压延变长,但没有碎化弥散.加入稀土后形成了S–O–Ce类夹杂物,形态呈球形,尺寸为2~5μm,且独立弥散分布,不会对带钢组织连续性造成影响,有利于产品各相关性能.

不同冷却条件下钢中MnS夹杂物析出特性的研究

实验室以及工业试验研究发现冷却条件的不同对钢中MnS夹杂物特性变化的影响较大。研究结果表明:随着冷却速率的增加,MnS夹杂物的尺寸逐渐降低,析出的MnS的数量逐渐增加。通过实验获得的硫化物尺寸与冷却速率之间的关系式,可用于实际钢厂中硫化物的尺寸与取样方式之间关系的建立,运用此关系式,便可通过取样方式来估量硫化物的当量直径大小,提高夹杂物检测分析的效率。

锰钢凝固过程中MnS夹杂物析出行为

利用数值方法和高温实验研究了锰钢凝固过程中MnS夹杂物的析出行为。结果表明,对MnS夹杂物析出温度的影响较大的元素次序为Mn、C、Si,在实际生产中对20Mn钢碳含量和硅含量要实行下限控制,可有效抑制MnS夹杂物析出;随着含碳量的增加,锰钢中液相线、固相线和MnS夹杂物的析出温度均逐渐降低;当碳元素从0.13%增加到0.6%时,固相线与MnS夹杂物析出温度的差值逐渐增大;当硅元素从0.05%增加到0.45%时,固相线温度由1 459℃降低至1 449℃,MnS的析出温度由1 462℃降低至1 452℃;随着含碳量的增加,锰钢中球状MnS夹杂物的比例逐渐降低,而条状MnS夹杂物的比例逐渐升高。

Mn、S含量对铸态钢组织中MnS夹杂物的影响

采用Mn粉和FeS作为钢中的添加元素,研究不同Mn、S含量对铸态钢组织中MnS夹杂物的分布、尺寸及形态的影响。实验结果表明:随着Mn、S含量的增加,MnS夹杂物的尺寸会增大;且其形态从球状的第Ⅰ类硫化物转变成长条状的第Ⅱ类硫化物,数量增多,分布聚集,不利于保持铸钢的冲击韧性;当Mn、S比增大时,形成的第Ⅰ类硫化物就增多,且趋于球化,铸钢的冲击韧性就更好。

钢中不同氧含量对含S钢的MnS夹杂物影响

采用ASPEX自动扫描电镜,分析对比不同氧含量对钢中MnS类夹杂物的组成和形貌的影响。对比结果表明:当钢中氧含量处于高水平时,MnS夹杂物在整个含MnS类夹杂物中所占比例为70.89%,含MnS类夹杂物的尺寸指数为1.98;当钢中氧含量处于低水平时,MnS夹杂物在整个含MnS类夹杂物中所占比例为93.84%,含MnS类夹杂物的尺寸指数为4.5,夹杂物的外观由椭圆型转变为细长型。

晶粒尺寸对16Mn钢MnS夹杂物的应力应变分布影响

基于ABAQUS有限元分析方法,对两种热处理工艺下的16Mn钢中MnS夹杂物在同一拉伸载荷作用下的应力和应变分布进行了研究.结果表明,两种晶粒尺寸的材料在长条形MnS夹杂物附近存在着垂直于加载方向的X形状的Mises应力和PEEQ集中区.但细晶的16Mn钢中MnS引起的应力和应变集中程度要明显大于粗晶的16Mn钢中MnS引起的应力和应变集中,其原因与细晶强化有关.

微量碲对38MnVS6钢中MnS夹杂物塑性变形的影响

为探究微量碲改质对钢中硫化物塑性变形的影响机制,对38MnVS6非调质钢中MnS夹杂物进行了微量碲改质工业试验,并探讨了碲对钢中MnS夹杂物的改质机制和塑性变形行为的影响。结果表明,微量碲改质能明显降低试验钢铸坯中硫化物的长宽比,碲改质后不同变形量的轧材中硫化物评级亦有所改善;钢中碲主要固溶于MnS,形成Mn(S,Te)固溶夹杂物,当碲浓度达到析出过饱和度时,以MnTe形式析出于MnS表面并形成MnS-MnTe夹杂物;碲良好的硫化物形态调控效果是由于形成显微硬度更高、相对塑性更低的Mn(S,Te)夹杂物;而夹杂物在大变形量轧制条件下的真应变增幅减小导致碲改质后试样中夹杂物的相对塑性反而有所增加;长条状硫化物夹杂在轧制时可能发生先碎化再经历Ostwald熟化的过程。

碲处理控制Y15易切削钢中MnS夹杂物形貌

为了研究碲对钢中MnS夹杂物形貌的影响,针对Y15高硫易切削钢,利用SEM-EDS扫面电镜,结合FactSage热力学计算,分析了不同碲质量分数对钢中MnS夹杂物形貌、尺寸、长宽比的影响,同时探讨了稀散金属碲对MnS夹杂物形貌控制的机理。研究结果表明,钢液中加碲后,在MnS夹杂物的外环形成了碲、锰、铁的复合相。钢中加碲后MnS夹杂物的形貌和分布大幅度改变,当碲硫比为0.05时,链状MnS夹杂物大幅度减少,球状MnS夹杂物数量增加;当碲硫比增加到0.2时,链状MnS夹杂物基本消失;当碲硫比增加到0.5时,MnS夹杂物形貌的变化不再明显。钢中加碲显著降低了MnS夹杂物的长宽比,控制MnS夹杂物长宽比最合适的碲硫比为0.2。FactSage计算结果表明,MnTe的生成温度为1900℃,在MnS的析出温度下,MnTe是作为液态夹杂物存在的。在凝固过程中,MnTe和MnS发生固溶现象,由于MnTe为液态,两者形成的固溶体会趋于球形生长。

加热过程中硫系易切削钢中Mns夹杂物行为的动态原位观察

以高硫易切削钢轧材中大尺寸、长条状MnS为例,利用高温激光共聚焦扫描显微镜观察了加热过程中MnS夹杂物的演变过程,并分析了升温速率对MnS形态演变的影响.研究表明,在加热过程中,经轧制伸长的大尺寸MnS发生了径向收缩、轴向分裂,使其长度减小、形态趋近纺锤形.当升温速率在0.5—2℃/s时,随着升温速率的增加大尺寸细长MnS的分裂程度逐渐降低;当升温速率增加至6—10℃/s后MnS基本不再发生分裂.

热力学分析MnS夹杂物析出与控制

为了深入研究与控制重轨钢中大尺寸MnS夹杂物,针对目前热力学计算MnS析出行为问题,提出在应用时需要根据实际条件做相应的选择进行计算。在比较了目前几个常用的热力学数据后,基于U75V钢中MnS夹杂物形成过程,建立了适合计算MnS夹杂物析出的分段计算方法。研究表明,采用FactSage 6.4商业软件计算MnS析出温度为1 631K,与平衡热力学参数计算的结果1 694K相差63K。该方法可准确预测MnS的析出行为,降低了热力学分析MnS析出的难度。在1 473、1 573和1 673 K3个温度下固溶硫质量分数分别为0.000 67%、0.001 67%和0.010 8%。在铸坯轧制之前的开坯和保温温度为1 563K时,需要将钢中硫质量分数降低到0.001 67%以下,才能有效控制大尺寸的MnS夹杂物。

碲处理对20CrMnTi齿轮钢中MnS夹杂物改性效果

为了研究碲处理对钢中MnS夹杂物形貌的影响,利用SEM-EDS扫描电镜,研究了20CrMnTi钢中添加高纯碲粉后MnS夹杂物的改性效果。试验结果表明,碲处理使钢中夹杂物的平均长宽比由3.17降至1.83,球化效果较为明显;当碲硫比控制在0.33时,不同硫含量的钢中夹杂物形貌有明显差异,硫质量分数为0.21%的钢中,形成了MnS镶嵌在碲化物中的大型夹杂,而在硫质量分数为0.11%的钢中,形成了碲化物包裹MnS的复合夹杂;当碲硫比为3.21时,发现钢中出现了单独存在的高碲相,MnS外层的碲化物层也较厚,改性率仅为8.75%,这表明高碲硫比并不能提高硫化物改性的数量。

PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响

为了研究PMO对GCr15轴承钢连铸坯中MnS夹杂物的影响,首先采用自动扫描电镜(Aspex Explorer)分析脉冲磁致振荡(Pulse Magneto-Oscillation,PMO)技术对钢中MnS类夹杂物组成和形貌的影响,然后利用电子探针测量固液界面前沿的元素含量,并在此基础上,计算了PMO处理后MnS析出温度变化。结果表明,PMO处理促进了内弧1/4、中心和外弧1/4处的大于8μm的MnS夹杂物数量百分比的降低;PMO处理后固液界面前沿S元素质量分数在试样凝固50%和70%处分别降低60%和36%,而Mn元素含量变化不大;同时,PMO处理可降低MnS夹杂物的析出温度。

非调质钢中MnS夹杂物的热变形行为

试验采用Gleeble-1500热/力模拟试验机对试样进行压缩变形,研究了轧制制度对Mn S夹杂物尺寸和相对塑性的影响。在试验温度950-1350℃范围内,随着变形温度的增加,长度大于5μm的Mn S数量随着变形温度的升高大体呈减少趋势。变形量对Mn S夹杂物相对塑性影响显著。随着变形量从10%增加到50%,Mn S夹杂物的相对塑性平均值从2.26减小到0.30,这表明大的变形量有利于减小Mn S夹杂物的变形。在本次试验条件下认为变形速率并不会对Mn S相对塑性产生显著影响。

中碳高硫易切削钢中Zr添加对MnS夹杂物形貌特征的影响

为改善中碳高硫易切削钢中MnS夹杂物形貌特征,在2 kg真空感应炉开展了钢中添加Zr金属的试验。利用SEM-EDS研究了不同Zr含量下钢中氧化物和硫化物的形貌特征,并利用Thermo-Calc软件分析了中碳高硫易切削钢中不同种类MnS的形成过程和机制。结果表明:不添加Zr元素的试验钢中,硫化物主要为簇状形貌的II类,以及少量大尺寸的I类,尺寸和空间分布都很不均匀。加了质量分数为0.0015%的Zr元素后,钢中硫化物基本上是以沿晶界分布的簇状形貌存在,复合硫化物占比只有0.1%。随着Zr质量分数进一步增加至0.0051%,钢中主要生成细小的、纯ZrO_(2)氧化物粒子,为硫化物提供了大量形核核心,减弱了硫化物在晶界聚集的分布行为,提高了硫化物的分布均匀性。试验结果表明,高硫氧比条件下,同样可以利用钢中氧化物粒子改善MnS形貌,关键是得到细小尺寸、高效形核效果的第二相粒子。

冷却速率对钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响研究

通过实验室试验研究钢中MnS+Al_2O_3复合夹杂物的生成以及不同冷却速率对MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率的影响。结果表明:被推动到钢液凝固前沿的Al_2O_3,会为MnS析出提供异质形核质点;随着冷却速率的增加,复合夹杂物的尺寸从4μm降至2.5μm左右,MnS+Al_2O_3复合夹杂物包裹率逐渐降低。本次试验研究为得到较优包裹程度的实验条件以及进一步改善钢材性能提供一定的理论分析。

铸钢中MnS夹杂缺陷的形貌及形成机制

通过OM、SEM以及EDX(能量色散X射线光谱仪)等分析手段对某铸钢中的MnS夹杂物进行了观察和表征,并分析了MnS夹杂物的形成机制。通过显微组织观察,发现在铸钢样品中有两种具有不同形貌特征的MnS夹杂缺陷,一种呈不规则团絮状,另一种呈规则的球状。EDX分析表明,两种MnS夹杂物在化学组成上具有相似性,均由氧化物及附着在其表面的MnS组成,属于Ⅰ类MnS夹杂物。本文阐述了铸钢件中Ⅰ类MnS夹杂物的形成机制。首先,氧化物中溶解的Mn、S元素在表面析出而形成Mn S晶核,此后钢液中溶解的Mn、S元素在MnS晶核表面继续析出和长大,最终形成Ⅰ类MnS夹杂物。

简析钙处理对管坯钢中夹杂物的影响

介绍了攀钢集团成都钢钒有限公司对管坯钢中夹杂物的控制情况,对比分析了两种钙处理工艺对30CrMo铝镇静管坯钢中Al2O3、MnS夹杂物的变性效果。分析结果表明,这两种钙处理工艺未使钢中的氧化物和硫化物完全变性,若要达到完全变性效果,须提高钢中有效钙含量。

100t LF精炼渣碱度和Al_2O_3含量对65Mn钢夹杂变质和去除效果的影响

100 t LF原精炼终渣(/%:53.8CaO,8.16MgO,16.6SiO_2,17.45Al_2O_3,1.44TFe,1.26S,R3.08)优化成终渣(/%:51.3CaO,6.36MgO,25.0SiO_2,6.73Al_2O_3,2.96TFe,0.76S,R2.05)后,通过降低碱度和渣中Al_2O_3含量,65Mn钢(/%:0.63~0.65C,0.19~0.22Si,0.92~0.96Mn,0.005~0.006S,0.021~0.022P,0.003 5~0.0037T[O])中的夹杂物当量个数由18.4个/mm^2减少到11.3个/mm^2,其平均直径由8.4μm减小到4.5μm。相比原精炼渣系,采用优化渣系的65Mn在LF出站时的钢中Al_2O_3由5.9个/mm^2降低到1.7个/mm^2;其CaO-SiO_2-Al_2O_3和CaO-SiO_2-Al_2O_3-MgO复合夹杂物中Al_2O_3含量由38.3%~44.7%降低到17.5%~28.7%。B类Al_2O_3夹杂物不合格的卷数由6%降至3%。

变形量对环保型1214Bi易切削钢组织及夹杂物演变的影响

为了研究轧制过程中不同变形量对环保型含铋易切削钢的微观组织演变和MnS夹杂物形貌及分布的影响规律,利用MMS-200热力模拟试验机对1214Bi易切削钢进行了单道次热压缩实验。结果表明:不同变形量对实验钢的显微组织构成没有显著影响;但是随着变形量的增加,小角度晶界比例先减少后增加,织构成分的演变规律为{001}<110>+{110}<001>→α织构+Cube织构→γ织构+α织构;当变形量小于30%时,MnS夹杂物的尺寸比较均匀,形状偏向于球形和纺锤形;随变形量增大,MnS夹杂物的偏聚严重,破碎程度也较大。

ZG230-450铸钢基尔试块断后伸长率不合格原因

某熔炼炉浇注的ZG230-450铸钢基尔试块在正火后的拉伸试验过程中,其断后伸长率不合格。采用宏观观察、化学成分分析、扫描电镜与能谱分析、金相检验等方法对其断后伸长率不合格原因进行分析。结果表明:拉伸试样中存在沿初生奥氏体晶界析出的点状MnS夹杂物,弱化了晶界结合力,在拉伸载荷的作用下,裂纹沿初生奥氏体晶界扩展,形成穿晶韧窝+沿晶韧窝混合型石状断口,造成材料的断后伸长率不合格。