超纯铁素体不锈钢B439M 200 mm×1260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布

采用自动扫描电镜Aspex研究了超纯铁素体不锈钢B439M(/%:0.01C,0.40Si,0.25Mn,0.020P,0.001S,17.50Cr,0.15Ni,0.20Ti,0.0080N,0.0040O)200 mm×1 260 mm连铸板坯中TiN夹杂物的分布,结果表明,由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,在连铸坯宽度方向边部,生成了大量小尺寸(平均1.26μm)TiN夹杂物;而在连铸坯宽度方向的1/4处和中部,由内弧表面到厚度1/4处再到厚度方向中部,TiN形核速率降低,TiN夹杂物的数量减少而尺寸增大。动力学分析结果得出,冷却速率减小会使得TiN夹杂物的生成尺寸增大,与TiN夹杂物在连铸坯中的分布规律相吻合。

高碳抗疲劳应力钢TiN夹杂物形成机理及控制研究

对高碳抗疲劳应力钢TiN夹杂物特点及其影响因素进行了分析,并结合热力学计算,对铸坯中TiN夹杂物析出行为进行分析和讨论,提出铸坯中TiN夹杂物为凝固过程中由于溶质元素选份结晶导致凝固前沿局部区域形成Ti和N元素的富集而析出形成。结合工业试验中TiN夹杂物特点和工艺控制水平,提出了相应的控制措施。

439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物分布研究

通过光学显微镜和扫描电子显微镜观测了439铁素体不锈钢连铸坯中TiN夹杂物的形貌,结果显示TiN夹杂物的形貌为近似规则的四边形并且在光学显微镜无偏光条件下,TiN夹杂物呈现为橙色。通过光学显微镜对连铸坯中TiN夹杂物分布进行统计研究,发现在连铸坯宽度方向的中部和1/4处,由内弧(或外弧),到内弧1/4处(或外弧1/4处),再到厚度方向中部,TiN夹杂物的尺寸增大而数量减少。这是由于连铸坯凝固过程中由外向内冷却速率减小,凝固坯壳的生长减慢,使得TiN夹杂物生长时间增加,而形核速率下降造成的。这与热力学计算得到的TiN夹杂物是在连铸坯凝固过程中形成的结论相吻合。在连铸坯宽度方向边部,由于冷却速率较大,凝固坯壳的快速生成,使得连铸坯中TiN夹杂物的尺寸分布和数量分布都没有明显的统计规律。

TiN夹杂物对690合金管在高温高压水中的腐蚀和应力腐蚀行为的影响

利用TEM和SEM观察了690合金管中TiN夹杂物的存在形式及其分布状态,通过高温高压电化学实验和应力腐蚀浸泡实验研究了690合金管在高温高压水溶液中的腐蚀和应力腐蚀行为.TiN是690合金管中一种主要的夹杂物,随机分布在奥氏体基体中.模拟压水堆核电站一回路水化学条件的高温高压电化学实验及能谱测试表明,点蚀优先发生在690合金管中含Ti夹杂物处.高温高压含Pb碱溶液中的应力腐蚀浸泡实验显示,690合金管表面的TiN和基体结合处的基体侧是优先发生腐蚀的位置,分布在晶界上的TiN和基体结合处发生腐蚀后容易导致局部应力集中,从而诱发沿晶应力腐蚀开裂.

TiN夹杂物对690合金传热管疲劳裂纹扩展行为的影响

采用销加载拉伸(PLT)方法和直流电压降法(DCPD)测试技术,测量了690合金管在室温和高温325℃空气中的疲劳裂纹扩展速率。结果采用Priddle模型拟合分析,预测得到了690合金管在室温和325℃下的门槛应力强度因子幅值ΔK_(th)和断裂韧性K_c,高温下材料的疲劳裂纹扩展速率明显加快,表现为ΔK_(th)和K_c显著下降。试验结束后在扫描电镜下观察断口形貌,疲劳裂纹的扩展为穿晶形式,疲劳断口上观察到大量的TiN夹杂物,分析表明TiN夹杂物对690合金管的疲劳裂纹萌生和扩展有促进作用。

GCr15轴承钢中TiN夹杂物聚合机理研究

在对GCr15轴承钢的扫描电镜观察中发现了尺寸不同的2类TiN夹杂物,包括小尺寸单颗粒TiN和多颗粒聚合TiN。对TiN的热力学计算表明,GCr15轴承钢中TiN夹杂物在固液两相区析出。对TiN生长动力学的计算表明,在初始Ti的质量分数为0.006 0%~0.007 8%和N的质量分数为0.004 9%~0.007 0%,TiN析出的局部冷却速度为0.5~10 K/s,析出温度为1 620~1 640 K的条件下,单颗粒TiN最终析出半径为1~6μm。对多颗粒聚合型TiN形成机制研究表明,其是由单颗粒TiN经历了3个阶段形成的:当有距离较近的单颗粒TiN时,两者之间会自发形成腔桥并通过腔桥力相互吸引靠近;当带有活性的TiN尖端接触后,发生碰撞粗化;各基相发生固相烧结。

700 MPa级厚规格大梁钢冲击性能优化分析

12~16 mm厚规格大梁钢的冲击性能不稳定,严重制约了产品质量的提升,采用扫描电镜、光学显微镜对冲击性能不合格试样的断口形貌以及金相组织等进行观察分析。结果表明:钢中大尺寸TiN夹杂物和混晶组织是导致材料冲击性能不合格的主要原因。通过调整钢的冶炼成分,可减少大尺寸TiN夹杂物,将精轧入口温度控制在950~1000℃,卷取温度由610℃降至590℃,混晶组织减少,材料冲击性能明显提升,稳定性得到改善。

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。

工程机械用Q960高强度钢板冷折弯开裂原因

采用宏观形貌观察、化学成分分析、显微组织观察、断口形貌分析、显微硬度测试、示波冲击试验等方法,分析了工程机械用Q960高强度钢板在冷折弯过程中出现开裂的原因。结果表明:Q960高强度钢板冷折弯处的开裂性质为拉应力诱发的微裂纹萌生及扩展。在冷折弯过程中钢板折弯外圆面受到拉应力而在原板坯中大尺寸TiN夹杂物处萌生裂纹,裂纹沿横向和纵向扩展导致钢板开裂。通过将钛质量分数由0.18%降至0.15%,氮质量分数控制在不高于0.003%的范围内来降低大尺寸TiN夹杂物的析出量,避免类似失效再次发生。

NSM30塑料模具钢板锯切开裂原因分析

NSM30塑料模具钢板在锯切时出现裂纹,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱分析仪、硬度计等试验设备,对该模具钢板开裂原因进行了分析。结果表明:钢板心部组织不均匀,存在严重的偏析以及大量的TiN夹杂物和不连续网状碳化物,为该塑料模具钢板锯切开裂的主要原因;另锯切工艺不当也促进了钢板的加工开裂。

加热过程钢中夹杂物演变的研究进展

夹杂物的控制一直是洁净钢领域研究的重要课题,对保证钢材质量和产品性能至关重要。近年来,对夹杂物的研究已由传统的精炼、连铸等工序中的调控扩展到再加热、热轧等热加工过程。为了充分认识再加热过程钢中夹杂物的演变行为,得到加热过程夹杂物的控制策略,综述了国内外关于加热过程钢中MnS、TiN和氧化物等夹杂物演变的研究现状,分别从加热过程夹杂物形貌、尺寸、成分变化以及夹杂物演变机理等几个方面进行了总结介绍,展望了加热过程夹杂物演变在氧化物冶金技术中的利用,以期为夹杂物在铸坯热加工过程的控制研究和热加工工艺的合理调控提供参考。

1Cr18Ni9Ti不锈钢管坯表面横裂分析

1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢中δ-铁素体数量(级)过高是影响其轧(锻)坯表面质量的主要因素。当钢中δ-铁素体级超过2.5级,钢坯表面质量急剧下降。作为1Cr18Ni9Ti不锈钢管坯更应对δ-铁素体进行严格控制。当δ-铁素体量≤10%、[Cr]/[Ni]≤1.7O、Ti≤0.70%,[Ti]/[C]控制在7～8,保温温度控制在1220℃左右,1Cr18Ni9Ti不锈钢管坯可获得良好的表面质量。

20CrMnTiH齿轮钢Φ120 mm棒材硬点缺陷分析及改善措施

通过金相显微镜、扫描电镜和能谱仪分析了20CrMnTiH齿轮钢Φ120 mm棒材锯切下料过程硬点缺陷成因。结果表明,齿轮钢棒材试样内部存在30~80μm大颗粒夹杂物聚集是造成齿轮钢锯切过程硬点缺陷的主要原因。这些大颗粒夹杂物主要为Al2O3夹杂物和TiN夹杂物的聚集。通过控制120 t转炉出钢钢水溶解氧含量小于200×10^-6、调整精炼终点钙铝参数(0.015%~0.025%Al,0.0015%~0.0020%Ca)、连铸保护浇铸减少过程吸氮、浇铸钢水温度由1 530℃降至1 525℃、优化二冷配水加速钢的凝固等措施,消除了转炉生产20CrMnTiH齿轮钢硬点缺陷。

冷轧深冲钢板断带原因分析

作为汽车用钢的冷轧深冲钢板属于高附加值产品。本钢冷轧厂在轧制深冲钢板过程中发生断带,影响了生产的连续性和生产节奏,并且造成了深冲钢板质量降级。通过对钢板断带断口进行宏观、微观分析,以及断口部位和钢板的夹杂物分析,得出数量较多的且分布比较集中的TiN夹杂物是造成断带发生的原因所在。分析指出:TiN主要在炼钢阶段形成,合理添加Ti和较快的冷却速度可以得到细小的TiN颗粒,有效阻止奥氏体晶粒的长大,细化晶粒,从而充分发挥TiN的积极作用,改善材料的焊接性能和冷成形性能。

1Cr18Ni9Ti不锈钢锻件表面裂纹分析

用1Cr18Ni9Ti不锈钢试制吊钩时,发现吊钩表面存在锻造裂纹。采用光谱分析、金相检验等分析手段对裂纹进行了分析。结果表明,该批不锈钢材料由于合金元素配比不合理以及冶炼工艺不当,使得材料中存在较多δ铁素体和聚集分布的TiN夹杂物,两者的迭加影响导致吊钩表面产生裂纹。

Incoloy800合金AOD精炼过程夹杂物研究

基于Incoloy800合金实际生产中的AOD精炼过程，总结了Al脱氧条件下生成的夹杂物种类，同时通过热力学计算，得到Incoloy800合金AOD工位铝脱氧过程中Mg0、MgO·Al2O3、Al2O3平衡相图和TiN夹杂物析出曲线，分析了控制镁铝尖晶石与氮化钛类夹杂物形成与转变的热力学条件。结果表明：800合金AOD精炼过程中当其必须满足钢液成分w[Al]：0．3％、w[Ti]=0．35％时，控制钢液中w[Mg]〉0．0047％或w[Mg]〈0．00003％可抑制镁铝尖晶石夹杂物的形成，同时w[N]〈0001％可柳制舞化钛安杂物形出．

SA299GrB超厚规格锅炉汽包用钢板的研发

以185 mm厚度规格SA299GrB锅炉汽包用钢板为研究对象,基于其碳素钢成分设计特点,比较了不同Ti含量对钢板性能的影响。结果表明:适量添加微合金元素Ti,有利于提升钢板性能;过量的Ti易与钢中N元素结合,形成大颗粒脆性TiN夹杂物,恶化钢板冲击韧性。

60Si2Mn弹簧钢中TiN析出的热力学讨论

为控制60Si2Mn弹簧钢中TiN夹杂物的析出,对TiN生成反应进行了热力学讨论。计算了N和Ti在1 873 K时的活度系数和其它温度下活度系数与温度的关系式。计算表明TiN的生成反应只能在固相中进行,但在两相区内结晶前沿,TiN的生成反应可能进行,认为减少TiN析出的最好办法是控制钢中N和Ti同时快速通过两相区。

轴承钢凝固过程TiN析出的研究

对轴承钢连铸坯中夹杂物进行了检测,发现铸坯中存在大尺寸的TiN夹杂物。从热力学和动力学方面研究了凝固过程选分结晶对TiN夹杂物析出的影响。热力学分析表明,液相线温度以上不会有TiN析出;凝固过程由于凝固前沿Ti、N富集,当凝固率达到0.65-0.75后会有TiN析出;降低Ti、N含量可推迟TiN的析出,减小TiN夹杂的尺寸和数量。动力学分析表明,随着冷却速度的降低,凝固过程TiN夹杂物的尺寸显著降低,当冷速高于50K/s时,TiN的理论半径为2.4μm,当冷速低于5 K/s时,TiN的理论半径在7.6μm以上;完全凝固后铸坯冷却过程析出的TiN为纳米级。实际铸坯表层未发现等效半径大于2.5μm的TiN,1/4和中心处观察到的最大TiN等效半径分别为6.77μm和8.46μm,这表明铸坯中大尺寸TiN夹杂物是在凝固过程析出的。

钛处理对S355J2G3+B钢锻件的影响研究

通过扫描电镜和能谱分析表明TiN复相夹杂物是造成S355J2G3+B钢锻件低温冲击不合格的原因。通过改变热处理工艺,优化组织状态,能够弥补TiN复相夹杂物所造成的低温冲击损失。