复合夹杂物对铁素体不锈钢腐蚀行为的影响

采用电化学测试、热力学计算、光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱分析等方法,研究了复合夹杂物对含Zr和含Nb两种铁素体不锈钢腐蚀行为的影响。结果表明:含Zr不锈钢中主要为TiN包裹ZrC的复合夹杂物,含Nb不锈钢中主要为NbC包裹TiN的复合夹杂物,这与Thermo-Calc软件计算的夹杂物析出情况一致。含Nb不锈钢的耐蚀性能明显优于含Zr不锈钢,这主要是由于(Zr/Nb,Ti)(C/N)夹杂物为腐蚀源头,含Zr不锈钢中此类夹杂物的数量明显多于含Nb不锈钢。此外,Cu和Cr含量提升也是含Nb不锈钢的耐蚀性能优于含Zr不锈钢的原因之一。

钙镁复合处理顺序对AH36船板钢中夹杂物改性效果的对比研究

利用真空感应炉,以过程取样的方式研究了钙镁复合处理顺序对AH36船板钢中夹杂物的改性效果。结果表明,在本实验条件下,两种处理方式(即先镁后钙、先钙后镁)虽然导致了夹杂物性质的不同演变路径,但最终都形成了以镁铝尖晶石为核心、外部为铝酸钙的分层结构。并且两种处理方式下,当硅钙合金加入后,夹杂物中均出现了中间产物CaS,但随后数量迅速下降。相对于先钙后镁加入方式,先镁后钙加入方式最终形成的夹杂物数密度和尺寸均更大,其边缘形成的铝酸钙更趋向于液相区。与原始样相比,两种处理方式均有效增加了氧化物数密度,降低了其长宽比,从而改善了氧化物形态。

IF钢凝固过程中Al_2O_3-TiN复合夹杂物的形成机理

以理论分析和实验研究相结合的方式分析了IF钢凝固过程中Al2O3-TiN复合夹杂物的形成机理.结果表明,以凝固分率0.9为界限,钢水凝固过程中Al2O3和TiN先后通过异质形核方式析出并结合形成Al2O3-TiN复合夹杂物;冷却速率越小,复合夹杂物粒径越大;在冷却速率一定时,可作为异质形核核心的夹杂物的粒径越大,凝固过程中析出的复合夹杂物的长大程度越小;复合夹杂物内层Al2O3粒径越小,外层TiN长大程度越明显.

含Ti复合夹杂物对中碳非调质钢组织和力学性能的影响

利用扫描电镜和能谱仪研究了含Ti复合夹杂物对非调质钢组织细化的影响,测定了含Ti非调质钢的室温拉伸强度和冲击功,并观察了断口形貌.结果表明:Ti的复合夹杂物可以作为晶内铁素体形核核心,细化奥氏体晶粒;加Ti后冲击断口中延性形貌所占面积比例上升,在保持非调质钢强度的条件下使韧性提高约50%.

高铬钢复合轧辊工作层离心铸造中大型夹杂物的分析及控制办法

研究分析了高铬钢复合轧辊工作层离心铸造过程中大型夹杂物的形态和形成过程。采用光学显微镜、扫描电子显微镜和能谱仪观测了高铬钢复合轧辊工作层的夹杂物的形貌和主要成分,确定其中大型夹杂物属于外生夹杂物,含O、Na、Si等主要元素,并采用SEM、能谱仪和X射线荧光光谱分析观察和分析铸造过程中所用的钠基膨润土和锆英粉的形貌和化学成分。通过对比分析,确定了高铬钢复合轧辊工作层中大型夹杂物的主要来源是离心铸造模筒涂料所用的钠基膨润土。分析了夹杂物的形成过程,计算了夹杂物的极限上浮速度,最后给出了预防外来夹杂物的三条措施。

LF精炼过程中SAE8620钢所含MgO复合夹杂物分析

采用非水溶液电解的方法,萃取分离出SAE8620齿轮钢中含MgO复合夹杂物,利用扫描电镜、能谱分析仪对夹杂物的组成、类型和形貌特征进行分析。结果表明,SAE8620齿轮钢在LF精炼过程中,含MgO复合夹杂物中MgO、CaO含量逐渐增加,SiO2含量逐渐减少,Al2O3含量呈先上升后下降的趋势;夹杂物的形貌多不规则,呈块状且棱角分明;夹杂物类型主要为SiO2-Al2O3-MgO、SiO2-MgO、SiO2-Al2O3-CaO-MgO等,此类夹杂物的尺寸较大、熔点较高,直接影响钢材的质量和使用性能。

复合变质处理对铸态耐磨钢夹杂物形态和性能的影响

研究了稀土硅钙镁 (Re- Si- Ca- Mg)复合变质处理对铸态复相耐磨钢中夹杂物形态和性能的影响。结果表明 :复合变质处理可显著改变复相耐磨铸钢中夹杂物的形态和分布 。

Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为及对钢的组织的影响

利用光学显微镜和扫描电镜、透射电镜对Ti-Al复合脱氧钢中夹杂物的析出行为进行了研究。结果表明：在Ti-Al复合脱氧钢熔炼试验中,通过采取钢熔化后先加碳、硅、锰、铌进行预脱氧,再加铝进行脱氧,最后再加钛进行终脱氧的脱氧合金化处理方式,钢中产生的夹杂物主要为Ti-Al复合夹杂物或Ti-Al-Mn等复合夹杂物,夹杂物尺寸为1-3μm,分布比较均匀。这些分布较均匀的细小夹杂物引起了周围钢组织的高密度位错,诱导了大量晶内针状铁素体的形成,细化了钢的组织,提高了性能。

球墨铸铁中Ti-Ce复合夹杂物的研究

以稀土镁球墨铸铁为研究对象,用扫描电镜观察了其中的夹杂物,并进行元素面扫描分析,结合热力学计算结果和动力学条件,分析了Ti-Ce-S复合夹杂物的形成过程。结果表明,Ti-Ce-S复合夹杂物呈块状,分布在珠光体和铁素体的晶界处,尺寸为3μm;球化处理过程中,CeS为TiS的形成提供非均匀形核核心,Ce对TiS的还原作用是促进Ti-Ce-S复合夹杂物形成的主要因素,Ti-Ce还与镧、钡、镁等元素复合形成夹杂物,分别是Ti-Ce-La-S、Ti-Ce-Ba-S、Ti-Ce-Ba-Si-S、Ti-Ce-V-C和Ti-Ce-La-Mg-C-N-S复合夹杂物。钛、铈等元素间的充分反应和此类夹杂物的有效去除是保证球化效果的重要因素。

8Cr13MoV钢电渣过程Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物行为的演变

研究了电渣过程中,刀剪用8Cr13MoV马氏体不锈钢中Al_2O_3-(Ti,V)N型复合夹杂物形貌,形核特点,从夹杂物长大动力学分析了影响复合夹杂物析出长大的条件.研究表明:Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核核心Al_2O_3一般为圆形或长方形,而附着生长在核心外围的(Ti,V)N则为不规则的多边形,复合夹杂三维图像为不规则多边体;电渣过程,在一定范围内,随冷却强度升高,夹杂物数量增加,面积减小,Al_2O_3-(Ti,V)N复合夹杂物形核率有所提高;夹杂物长大动力学表明,冷却强度影响着夹杂物最终尺寸,Ti、V、N含量影响着夹杂物的析出时间和最终尺寸.

Mn-Si-Ti-Mg复合脱氧对钢中氧化物夹杂的影响

从氧化物冶金观点出发,研究了Mn-Si-Ti-Mg复合脱氧对钢中氧化物夹杂的影响。利用扫描电镜和Qwin图像分析软件,观察和分析了各种复合脱氧条件下钢中夹杂物的形貌、组成以及粒度分布,并研究了Ti、Mg含量变化对夹杂物的影响。结果表明,Mn对钢中夹杂物的形态和尺寸起到了重要作用;在w[Ti]>0.138%时,Mg含量的增加能有效改变钢中夹杂物的类型与大小;钢中夹杂物粒度主要分布在0.5～1.0μm。

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。

GCr15轴承钢中TiN复合夹杂物形成机理

在GCr15轴承钢扫描电镜观察中发现有两类复合TiN夹杂物,分别为:TiN-MnS和TiN-MgO-MgAl_2O_4-MnS。热力学计算表明,GCr15轴承钢中TiN夹杂物在固液两相区析出,MnS在固相区析出,Mg元素部分来源于炉衬中MgO被钢液中溶解的碳侵蚀还原,[Mg]与[O]将已经形核的Al2O3改质为MgAl_2O_4。TiN-MgOMgAl_2O_4-MnS的析出顺序依次为:MgAl_2O_4、MgO、TiN、MnS。MgO可作为TiN的形核质点;MgAl_2O_4若作为MgO、TiN、MnS的形核质点,取决于其周围元素的类型以及析出温度。

高铁车轮中复合夹杂物的火花光谱原位分析

火花发射光谱分析钢中单一夹杂物的研究已有文献报导,但用火花光谱分析钢中复合夹杂物一直是个难题。钢中复合夹杂物是一种单一夹杂物包裹另外一种单一夹杂物组成的复合体,或由两个及以上单一夹杂物紧密相邻结合体。如何区分材料中同时存在但不相邻的两种单一夹杂物和二者复合夹杂物,用火花发射光谱技术难于实现。该工作采用火花光谱原位统计分布分析(OPA)进行高铁车轮截面的夹杂物分析,OPA通过对经连续扫描的火花放电激发所产生的元素光谱信号进行采集和分析,可实现大尺度金属材料的成分及夹杂物统计分布表征,在同一激发位置下,当既有Al_(2)O_(3)夹杂物光谱信号,也有MnS夹杂物光谱信号,通过对Al_(2)O_(3)夹杂物和MnS夹杂物的火花光谱强度时序耦合处理,获得此时序对应位置处的复合夹杂物信息。根据超过阈值以上的火花光谱强度和夹杂物平均面积之间的良好线性关系,在同一位置下,分别获得Al_(2)O_(3)/MnS复合夹杂物中Al_(2)O_(3)夹杂物和MnS夹杂物的面积,将Al_(2)O_(3)夹杂物面积和MnS夹杂物面积加和,得到Al_(2)O_(3)/MnS复合夹杂物的面积。同时结合扫描电镜(SEM)分析小区域内的复合夹杂物,将每一个扫描电镜复合夹杂物面积对应一个OPA分析夹杂物的归一化面积,建立SEM和OPA两种分析方法获得的复合夹杂物面积的关系曲线,二者具有良好线性关系,线性相关系数大于0.99。取高铁车轮截面中另外两部分进行验证实验,得到的结果也与扫描电镜结果基本一致,即在分析小面积区域内Al_(2)O_(3)/MnS复合夹杂物,OPA分析的归一化结果也能够满足表征需要。除此之外,由于OPA可以进行部件全域分析,可检测到更多的较大Al_(2)O_(3)/MnS复合夹杂物颗粒,可有效避免扫描电镜(SEM)因分析区域有限造成大尺寸夹杂物漏检问题,为大尺寸金属构件的夹杂物分析特别是Al_(2)O_(3)/MnS复合夹杂物的分析提供了一种有效手段。

铝钛复合处理低碳钢中含Ti夹杂物研究

在实验室条件下对低碳钢采用Al-Ti复合处理。对铸态钢样品进行FESEM-EDS观察,发现钢中生成了多种含Ti夹杂物,主要分为单体型(如TiO_(x)、TiS、TiN)和复合型(如Al_(2)O_(3)-TiO_(x)、Al_(2)O_(3)-TiS、TiO_(x)-TiS、Al_(2)O_(3)-TiO_(x)-TiS)两类。复合型夹杂物包括以Al_(2)O_(3)-或TiO_(x)为核心、TiS或TiO_(x)为外层的双层复合结构,和以Al_(2)O_(3)-为核心、TiO_(x)为中间层、TiS为最外层的三层复合结构。根据试验条件进行热力学计算,结果表明:在1873 K钢液中,夹杂物类型随铝钛比的变化而改变,首先生成Al_(2)O_(3)-夹杂,随着铝钛比降低,体系中逐渐析出Ti_(3)O_(5)夹杂物,最终析出Ti_(2)O_(3)夹杂物;凝固过程中,TiS优先于TiN和MnS生成;复合夹杂物主要由凝固析出的TiS在先形成的氧化物表面上生成。

GCr15轴承钢中MnS-Al_2O_3复合夹杂物析出行为

对于钢液铝脱氧精炼过程产生的Al_2O_3夹杂物严重影响钢的性能,而在钢液凝固过程中MnS夹杂物容易包裹着Al_2O_3夹杂物形成复合夹杂物,这种复合夹杂物改善钢材的性能有重要意义。通过场发射扫描电镜和能谱对国内某钢厂连铸坯中夹杂物形貌以及组成进行观察与分析,发现大量MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物。同时通过理论热力学阐述MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物的析出机理,计算得出:Al_2O_3夹杂物在钢液中形成,Mn S夹杂物在钢液凝固过程中形成,由于Al_2O_3夹杂物先析出,Mn S夹杂物可以在先析出的Al_2O_3夹杂物进行形核与长大,为钢中MnS包裹Al_2O_3复合夹杂物生成提供了理论依据。

薄带中纳米级含Ti氧硫复合夹杂物复合机理研究

利用透射电子显微镜(TEM)对含Ti氧硫复合夹杂物进行成分和结构测定,利用Aziz模型计算钢液凝固时固液界面的溶质分布规律,并辅以热力学计算确定复合夹杂物的析出顺序。结果表明:含Ti氧硫复合夹杂物的形态为壳层结构:TiO2为核心,Fe2SiO4在核心外进行包裹,MnS附着析出在包裹膜上;钢液凝固时非金属元素在固液界面前沿的溶质分配较金属元素更易受影响;含Ti氧硫复合夹杂物在凝固时各物质的析出顺序为TiO2→Fe2SiO4→MnS。

钢铁材料复合夹杂物的聚焦离子束定位加工及结构表征

钢铁材料复合夹杂物的检测与表征,需要解决样品制备和微区相鉴定的难题。实验主要利用聚焦离子束精确定位功能,定位制备出复合夹杂物的透射电镜剖面样品,最大限度的呈现整个夹杂物的多种物相形态,再结合能谱仪的面分析功能和透射电镜的晶体结构分析技术对复合夹杂物进行全面的表征。通过对夹杂物的成分分析和物相衍射花样的标定,最终得到复合夹杂物的物相组成。结果表明,所分析复合夹杂物的形态和组成非常复杂,包括晶态的Mn2TiO4相、MgAl2O4相、Mn0.33Zr0.33Ti0.33O1.67相和非晶态的Ca-Al硅酸盐相。

离心铸造高镍铬复合轧辊中夹杂物分析

改进型高镍铬复合轧辊缺陷超标,采用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了轧辊缺陷。试验结果表明:改进型高镍铬复合轧辊工作层中存在聚集的夹杂物,导致超声波探伤出现大量回波;夹杂物呈球状或椭球状,尺寸为100~300μm,分布在靠近结合层位置;夹杂物含Al、Ti、Si、Ca、O等元素,为复合型夹杂物,夹杂物外层吸附很多碳化铌。这种夹杂物主要来自原材料,通过严格控制生铁中的杂质元素,可有效减少改进型高镍铬复合轧辊中夹杂物的产生,降低废品率。