钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究

发布时间：2016-09-26 08:17

  本文关键词：废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究，由笔耕文化传播整理发布。

《贵州大学》 2009年

钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究

杨小平  

【摘要】： 本文阐述了钢中残余铜元素的主要来源,研究了钢中铜元素在表面氧化过程中的富集动力、渗透晶界及其基体-氧化层间界面分布等规律,剖析了铜在基体奥氏体中的固溶度与奥氏体化温度的关系,探讨了氧在液态铜相中的溶解性问题;论述了硼元素在奥氏体晶界的平衡偏聚和非平衡偏聚机制、影响因素及其高熔点硼-铁相生成的条件。研究结果表明:微量硼元素可以起到阻止液态富铜相沿晶界向内渗透的作用。 实验选取20钢作为熔炼母料,配加硼铁合金、工业纯铜等,在真空感应熔炼炉进行熔炼,浇注成5kg柱锭,钢锭采用750kg空气锤进行锻造成型,锻轧成15mm×20mm×500mm的钢条、棒,并切取5mm×10mm×10mm块状试样。试样选取了1050℃,1100℃,1150℃,1200℃,1250℃温度梯度段进行表面氧化,氧化时间为3/4h、2h、3h,氧化气氛为N_2保护与非N_2保护。采用OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)、EDX(能谱)等手段对锻造试样和表面氧化试样进行定性和定量分析。研究结果表明:添加的硼优先于铜偏聚于奥氏体晶界与铁发生反应,生成了FeB、Fe2B相,这些高熔点第二相将阻隔富铜相渗入晶界。 添加硼元素及合理地改善加热工艺可以抑制或降低含铜钢材热加工(如锻造、轧制)时铜的危害,硼含量加入量约为25ppm左右为宜,加热工艺包括降低加热炉炉膛氧位,加快升温速率,缩短高温恒温保持时间等。

【关键词】：
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2009
【分类号】：TG142.13
【目录】：

摘要5-6

ABSTRACT6-7

第1章 绪论7-10

1.1 本课题研究背景7

1.2 钢中残余铜元素的研究概况7-8

1.2.1 国外研究概况7-8

1.2.2 国内研究概况8

1.3 本课题研究目标、内容及意义8-10

第2章 文献综述10-23

2.1 钢中残余铜元素的主要来源及钢液脱除技术10-13

2.1.1 铜元素的来源10-12

2.1.2 钢液脱铜技术及原理12-13

2.2 铜元素对钢材性能的影响13-16

2.2.1 铜元素对钢材性能的有益影响13-14

2.2.2 铜元素对钢材性能的有害影响14-16

2.3 铜元素在钢中的偏析16-18

2.4 铜元素引起钢热脆性机理、影响因素以及抑制措施18-23

2.4.1 铜元素引起钢热脆性机理18-20

2.4.2 影响铜元素热脆性的因素20-21

2.4.2.1 残余有害元素As、Sn、Sb等20-21

2.4.2.2 热加工气氛对铜脆性的影响21

2.4.2.3 热加工时间及温度对铜脆性的影响21

2.4.3 抑制残余铜元素热脆性的措施21-23

第3章 实验材料及研究方法23-27

3.1 实验原料及成分设计23-24

3.2 真空感应炉实验24-25

3.2.1 真空感应炉简介24

3.2.2 真空感应炉实验工艺路线24-25

3.3 锻造以及表面氧化工艺25

3.4 试样制备以及检测方法25-26

3.5 研究方案26-27

第4章 实验结果与分析27-52

4.1 铜富集浓度的理论计算模型27-28

4.2 试样金相显微观察与分析28-38

4.2.1 无氮气保护下，试样表面氧化的金相显微观察28-32

4.2.2 氮气保护气氛下表面氧化的金相显微观察32-34

4.2.3 含B试样表面氧化后的金相显微观察34-38

4.3 富铜相的SEM形貌观察与EDS鉴定38-45

4.3.1 氧化性气氛条件下试样富铜相SEM形貌观察及EDS分析38-43

4.3.2 氮气气氛保护下试样富铜相SEM形貌观察及EDS分析43-45

4.4 钢中加入B元素后的表面氧化后界面SEM形貌观察及EDS分析45-52

4.4.1 氮气保护气氛下表面氧化的SEM观察及EDS分析46-50

4.4.2 非氮气保护下表面氧化的SEM观察及EDS分析50-52

第5章 结论52-53

致谢53-54

参考文献54-60

附录60-61

下载全文 更多同类文献

CAJ全文下载

(如何获取全文？ 欢迎：购买知网充值卡、在线充值、在线咨询)

CAJViewer阅读器支持CAJ、PDF文件格式

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 任海鹏,张万显,阎振棨;含Cu低合金钢表面氧化及热脆[J];东北大学学报(自然科学版);1993年01期

2 徐滨士,刘世参,李仁涵,姚巨坤,向永华;废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究[J];中国表面工程;2004年02期

3 季杰,井绪贵,张文钺;铜渗透裂纹机理[J];焊接学报;2004年03期

4 张瑗,佘冬苓,梁成广,朱逢吾,肖纪美;二元合金界面平衡偏析的预测——Ⅰ.晶界偏析与晶间脆性的预测[J];中国科学A辑;1992年06期

5 蔡幼庆;06NiCuCrMoNb钢高温加热时表层铜的行为[J];钢铁研究学报;2003年02期

6 冼爱平,张盾,王仪康;钢中残余元素及其对钢性能的影响[J];钢铁;1999年10期

7 李素芹,李士琦,王雅娜;钢中残余有害元素控制对策的分析与探讨[J];钢铁;2001年12期

8 阎利;刘应宗;黄文雄;;废旧家用电器的机械破碎与分选技术[J];中国工程科学;2005年12期

9 李新城,陈光,朱伟兴,陈长白,梅东生;车辆用耐蚀钢热轧钢板防止铜脆的工艺研究[J];农业机械学报;2003年06期

10 林文松;微量溶质元素在金属晶界的偏聚[J];热处理;2004年02期

【共引文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 周德光,傅杰,王忠丙,柳得橹,康永林,王元立;CSP薄板表面裂纹的形成机理与预防措施[J];北京科技大学学报;2002年04期

2 廖家欣,李西南,刘小兵;奥氏体晶界的硼偏聚对合金钢淬透性的影响[J];长沙电力学院学报(自然科学版);2002年01期

3 李智超,杨月君,王洪才,徐惠彬;亚温淬火预淬温度对低碳合金钢强韧性的影响[J];兵器材料科学与工程;1986年02期

4 燕来生,王志新,黄凌云;碘催渗快速固体软氮化机理的探讨[J];兵器材料科学与工程;1989年05期

5 陈秀云,方鸿生,吴凤翔,牛金甲;新型易切削贝氏体塑料模具钢的研究[J];兵器材料科学与工程;1990年11期

6 张光渊，夏菊琴，许平安，于镇洋，李茂山，郑文杰，张杰;低焊接裂纹敏感性钢的最佳工艺组织和性能的研究[J];兵器材料科学与工程;1996年04期

7 王学敏,周桂峰,杨善武,贺信莱;Cu-Nb-Ni-Cr-Mo钢的析出硬化[J];北京科技大学学报;2000年01期

8 崔秀山,万纾民;La,Ce,Pr和Nd的位能函数及其弹性电子理论[J];北京理工大学学报;1990年S3期

9 苏文勇,张瑞林;TiB_2等C_(32)型化合物价电子结构分析[J];北京理工大学学报;2000年05期

10 邢忠,姜爱良,谢建军,冯义成;汽车发动机再制造效益分析及表面工程技术的应用[J];中国表面工程;2004年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 徐滨士;刘世参;王海斗;;再制造产业在循环经济中的地位、作用研究[A];第十二次全国农机维修学术会议论文集[C];2005年

2 张宗科;吴国清;周玉敬;蔡亮;黄正;;基于MAYA建模的含CRT类显示器拆解技术优化设计[A];节能环保 和谐发展——2007中国科协年会论文集（一）[C];2007年

3 史佩京;徐滨士;刘世参;许一;;面向可持续发展的车辆发动机再制造工程[A];可持续发展的中国交通——2005全国博士生学术论坛（交通运输工程学科）论文集（下册）[C];2005年

4 阴法辉;;#3、4炉原煤仓锥斗改造[A];山东电机工程学会第六届发电专业学术交流会论文集[C];2007年

5 徐滨士;史佩京;董世运;王海斗;许一;;纳米电刷镀技术——再制造工程中的关键技术[A];2005年上海市电镀与表面精饰学术年会论文集[C];2005年

6 刘志林;刘伟东;;非调质钢强度的理论计算[A];2002年材料科学与工程新进展（下）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

7 王雪峰;;电炉纯净钢生产的初步实践[A];2001中国钢铁年会论文集（上卷）[C];2001年

8 田汉蒲;徐景峰;;水平连铸102钢圆管坯工艺参数研究[A];圆坯和方圆坯连铸技术研讨会资料汇总[C];2004年

9 彭自胜;钟春生;周雍茂;;12Cr1MoVG圆管坯的开发[A];圆坯和方圆坯连铸技术研讨会资料汇总[C];2004年

10 王海燕;刘宗昌;王玉峰;任慧平;;含铜钢的应变诱导晶粒细化[A];第九次全国热处理大会论文集（一）[C];2007年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李静;Fe_3Al基复合摩擦材料的制备与研究[D];山东大学;2005年

2 付瑞东;高锰奥氏体钢低温沿晶脆性的产生原因及抑制方法的研究[D];燕山大学;2003年

3 彭坤;Ti-Al合金电子结构和性能的系统研究[D];中南大学;2000年

4 肖福仁;针状铁素体管线钢的组织控制与细化工艺研究[D];燕山大学;2003年

5 束国刚;T/P91钢国产化工艺组织和性能改进的研究与应用[D];武汉大学;2004年

6 余琨;稀土变形镁合金组织性能及加工工艺研究[D];中南大学;2002年

7 张金柱;锰铁渗氮的热力学和动力学研究[D];重庆大学;2004年

8 李嘉;铁铝金属间化合物—四方氧化锆陶瓷基复合材料的研究[D];山东大学;2003年

9 孙志平;高铬铸铁亚临界热处理中的硬化行为、机制及其对耐磨性的影响研究[D];四川大学;2005年

10 马洪涛;Fe-Al金属间化合物基摩擦材料制备与摩擦磨损机制研究[D];山东大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 张伟伟;Fe_3Al合金堆焊及堆焊层的耐热腐蚀性能研究[D];合肥工业大学;2005年

2 王凯旋;新型通用性镍基耐蚀合金的研究[D];兰州理工大学;2005年

3 陈奎;聚合物/蒙脱土纳米复合材料及蒙脱土价电子理论的研究[D];兰州理工大学;2005年

4 张夏平;等离子表面高速钢机用锯条渗碳及热处理工艺研究[D];太原理工大学;2003年

5 师瑞霞;12Cr1MoV钢合金元素作用及基体性质的研究[D];甘肃工业大学;2001年

6 张春基;高强韧性模具钢合金设计及DM9钢的研究[D];大连海事大学;2001年

7 刘琼;双层辉光离子渗含钛表面冶金高速钢及其摩擦磨损特性的研究[D];北京工业大学;2002年

8 杨昕昕;OA理论和DVM方法对Al、Ti、Rh和Ir的电子结构和物理性质的研究[D];中南大学;2002年

9 张志明;V-EPC表面合金化及其在导卫板生产中应用的研究[D];河北工业大学;2002年

10 赵哲;火电机组用低碳钢时效特征与机理研究[D];大连理工大学;2002年

【二级参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 徐滨士,梁秀兵,李仁涵;绿色再制造工程的进展[J];中国表面工程;2001年02期

2 徐滨士,马世宁,刘世参,朱绍华,张伟,朱胜;绿色再制造工程设计基础及其关键技术[J];中国表面工程;2001年02期

3 梅书文,杨金生,张福学;履带拖拉机再制造工程的质量体系及效益分析[J];中国表面工程;2002年03期

4 徐滨士,朱胜,马世宁,刘世参,梁秀兵;装备再制造工程学科的建设和发展[J];中国表面工程;2003年03期

5 朱胜,徐滨士,姚巨坤;再制造设计基础及方法[J];中国表面工程;2003年03期

6 徐滨士,刘世参,李仁涵,姚巨坤,向永华;废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究[J];中国表面工程;2004年02期

7 李宝绵,李兴刚,许光明,崔建忠;铜/钢复合材料的研究及应用[J];材料导报;2002年02期

8 朱和国,王恒志,孙强金,吴申庆;Al-TiO_2-B系XD合成铝基复合材料的力学性能[J];材料科学与工程学报;2005年01期

9 李彦军,姜启川,赵宇光,何镇明,钟雪友;硼对M2高速钢凝固组织的影响[J];材料研究学报;1999年02期

10 任海鹏,张万显,阎振棨;含Cu低合金钢表面氧化及热脆[J];东北大学学报(自然科学版);1993年01期

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 刘树仁;铜合金添加钛后大大改善其加工性能[J];中国有色冶金;1983年03期

2 魏王环，杨森，陈恩普，董殿生;GH536高温合金热加工性能的研究[J];钢铁;1994年01期

3 李正升，樊志礼，张关云，，董正贵，杨建美，彭益，王少雯;高碳铬轴承钢GCr15的热加工性能[J];钢铁;1996年S1期

4 S.ANBU SELVAN;S.RAMANATHAN;;用热加工图研究铸态和挤压态ZE41A镁合金的热加工性能(英文)[J];Transactions of Nonferrous Metals Society of China;2011年02期

5 官达高;;热加工与成形方法[J];上海有色金属;1983年02期

6 陈雷;王龙妹;杜晓建;刘晓;;不同状态下2205双相不锈钢的热加工性能[J];材料热处理学报;2010年07期

7 舒先进,张淑琴,宋志刚;00Cr22Ni5Mo3N双相不锈钢热加工性能的试验研究[J];钢管;2004年06期

8 俞飞;宋志刚;郑文杰;郭忠诚;季祥民;丰涵;;铈对超级双相不锈钢00Cr25Ni7Mo4N热加工性能的影响[J];特殊钢;2010年04期

9 Dr Jürgen Markert;梁栋;;5分钟的加工性能试验[J];世界橡胶工业;1986年03期

10 石淑琴;王宝奇;古原忠;牧正志;;超高碳钢化学成分中铝含量的合理选择[J];兵器材料科学与工程;2005年06期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 喇培清;王鸿鼎;刘闪光;申达;刘雪梅;鞠倩;;Al元素对310S耐热钢高温压缩性能的影响研究[A];2010年中国铸造活动周论文集[C];2010年

2 宗影影;阴中炜;单德彬;;置氢对TC21钛合金高温压缩变形行为的影响[A];第3届全国精密锻造学术研讨会论文集[C];2008年

3 党恩;张中旗;;F-1300泥浆泵液缸开裂分析[A];2011年全国失效分析学术会议论文集[C];2011年

4 ;孟仕节能灯无铅绿色照明玻璃管[A];中国长三角照明科技论坛论文集[C];2006年

5 张亚峰;于振涛;牛金龙;皇甫强;贺新杰;麻西群;;加工及热处理对TLE钛合金组织和性能的影响[A];中国有色金属学会第十二届材料科学与合金加工学术年会论文集[C];2007年

6 鞠泉;马惠萍;周轶群;王世普;秦鹤勇;;GH4648合金的高温热变形行为[A];动力与能源用高温结构材料——第十一届中国高温合金年会论文集[C];2007年

7 薛巍;陈万申;;国产2.25Cr-1Mo钢板制造临氢设备的热处理工艺研究[A];第四届全国压力容器学术会议论文集[C];1997年

8 傅高升;颜文煅;马斌;陈贵清;程超增;;经不同净化处理的1235铝合金的热加工图及失稳分析[A];2009中国铸造活动周论文集[C];2009年

9 陈于勤;汪华林;沈申春;;废弃生物质与渣油共延迟焦化技术研究[A];长三角清洁能源论坛论文专辑[C];2005年

10 陈俊梅;陆皓;陈静青;崔巍;;镍基合金焊缝高温失塑裂纹形成机制和调控研究进展[A];第十六次全国焊接学术会议论文摘要集[C];2011年

中国重要报纸全文数据库 前10条

1 海娥 牛晓;[N];中国建材报;2010年

2 王迅;[N];中国有色金属报;2007年

3 徐庭栋 李庆芬 杨尚林;[N];世界金属导报;2001年

4 陈国强 清华大学生物科学与技术系副系主任;[N];中国化工报;2005年

5 陈慕鸿;[N];证券日报;2008年

6 王丽华;[N];中国建材报;2006年

7 石兆辉　周昊 记者　李丽云;[N];科技日报;2007年

8 芦文晓;[N];世界金属导报;2007年

9 胡尧和;[N];科技日报;2000年

10 记者 苏勇;[N];中国冶金报;2008年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 李新梅;Super304H奥氏体钢焊接接头组织与性能研究[D];山东大学;2010年

2 崔国涛;加硼低合金高强度H型钢的研究与开发[D];山东大学;2012年

3 徐刚;热时效对RPV模拟钢的微结构与冲击性能的影响[D];上海大学;2012年

4 刘彬;TiAl基合金的制备及高温变形行为研究[D];中南大学;2008年

5 张浩;具有层片组织形态的TiAl基合金高温变形行为研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

6 缪竹骏;IN718系列高温合金凝固偏析及均匀化处理工艺研究[D];上海交通大学;2011年

7 董浩;高磁性能冷轧无取向硅钢薄带的研制[D];东北大学;2009年

8 武建;2.25Cr1Mo钢中磷的平衡及应力引起的非平衡晶界偏聚[D];哈尔滨工业大学;2010年

9 潘晓林;GH742合金的热变形规律及组织、性能研究[D];东北大学;2009年

10 董显娟;片状组织TA15钛合金α+β相区塑性变形特性及等轴化行为研究[D];南京航空航天大学;2011年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 左启伟;镍基合金棒线材研究开发[D];东北大学;2008年

2 吴微;薄带连铸铌微合金化低碳钢的组织及热加工性能研究[D];上海交通大学;2010年

3 陈文章;Monel k-500合金热加工性能的实验研究[D];太原科技大学;2011年

4 刘克威;7075铝合金热加工性能的实验与理论分析研究[D];重庆大学;2010年

5 王东升;Si偏析AlΣ5境界的第一性原理研究[D];燕山大学;2012年

6 林尧;损伤容限型钛合金加工性能研究[D];南京航空航天大学;2010年

7 李正栋;新型抗氧化型低膨胀高温合金的成分探索及其性能研究[D];北京航空材料研究院;2003年

8 尹强;Super304H奥氏体耐热钢焊缝组织与性能研究[D];昆明理工大学;2012年

9 傅绪鑫;稀土元素Ce对超级双相不锈钢组织与热加工性能的影响[D];上海交通大学;2009年

10 王福明;电场对AZ31B/Cu连接界面反应和扩散溶解层结构的影响[D];太原理工大学;2012年

  本文关键词：废旧机电产品资源化的基本途径及发展前景研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：123393