稀土元素与表面处理对异型钢改性的研究

发布时间：2020-07-14 21:47

【摘要】：异形钢结构中存在着连接、疲劳、应力集中等缺陷,制备隧道桥梁等领域弧顶用异形型钢的冷弯过程中容易产生开裂,因此,从安全和节约资源的角度出发,必须提高异型钢抗弯性能和韧性。为了解决这个问题,本文以工字钢为基材,通过添加稀土元素Ce进行成分改性,以及喷丸处理进行抗弯性能改性和热浸铝工艺进行耐腐蚀性能改性,以实现工字钢性能的提升。通过金相显微镜、显微维式硬度计、微机控制电子万能试验机、应力测试仪、X射线衍射分析仪、扫描电镜等表征手段分析了工字钢的金相组织、表面应力、显微硬度、力学性能、断口分析等。研究表明:当喷丸时间为30s时,试样表层显微硬度值达到最大值474HV,较未喷丸试样的显微硬度值230HV提高了106.1%,表面应力数值大小达到最大值436MPa,较未喷丸的试样表面表面应力299.4MPa可以提高45.8%,喷丸试样相对未喷丸试样的相变临界温度从743.2℃变为739.0℃,降低了4.2℃。喷丸试样衍射角46.592°较未喷丸试样衍射角46.568°增大了0.024°,喷丸前后晶面间距从0.22644nm从0.22633nm,晶面间距减小了0.00011nm;抗弯强度为2.03GPa,较未喷丸试样抗弯强度1.49GPa提高了36.24%。热浸铝扩散温度890℃,既保证了基体硬度取得最大值162.6HV,又能获得不小的浸铝厚度为140μm,通过浸铝可以提高试样的耐腐蚀性能和抗氧化性能。当添加稀土元素Ce,残余量为0.024%时,晶粒度最大为7.05,较无稀土试样晶粒度5.88提高了19.9%,通过X射线衍射法测试稀土残余量为0.024%的试样,测得表面应力数值为13MPa,通过喷丸30s处理,表面应力数值大小变为348.6 MPa,其抗弯强度由1.45GPa提升到1.67GPa,试样的抗弯能力提高了15.17%,将喷丸与稀土改性相结合,试样抗弯强度比无稀土试样抗弯强度1.44GPa提高了16.27%。当稀土元素Ce残余量为0.024%时,冲击功达到最大值33J,较无稀土试样冲击功22.5J提高了46.67%,而喷丸30s后试样冲击功变为34J,喷丸对试样冲击功影响不大。
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1
【图文】：

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图 1.1 工字钢的结构图Figure 1.1 Structure diagram of I-steel7 年 7 月，全国生产粗钢 7402.12 万吨，同比增长 10.27%，日产产环比下降 2.18%[7]；累计生产粗钢 49155.25 万吨，同比增长 231.86 万吨。重点统计钢铁企业本月生产粗钢 5722.73 万吨，，日产 184.60 万吨，日产环比下降 1.46%；累计生产 38049.06 7.46%，累计日产 179.48 万吨[8]。当前，取缔地条钢·取得显著取得阶段性成果，为钢铁行业创造了良好的外部环境，全行业局面，实现了扭亏为盈。这为钢铁行业品种结构及质量提升带材品种结构得到进一步优化，适应国际国内市场的能力进一步工字钢的生产工艺流程为：转炉冶炼→钢包炉精炼→连铸→加连轧→热锯→冷床→矫直→产品[10]。炉外精炼工艺可保证钢液

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晶界抵抗裂纹形成与扩展能力。稀土氧化物、稀土硫化物复合夹杂物都具有很高的熔点，这些小尺寸的夹杂物在钢以为异质形核的核心，降低钢液过冷度，细化钢坯凝固组晶形核率，实现组织控制[45]。化作用在钢中也会发生微合金化作用，主要包括微量稀土的固溶元素的交互作用、稀土元素存在状态和分布情况，特别是土元素的微合金化强化作用主要通过改变稀土元素的含量属夹杂物数量和改变硫化物的形态、分布。元素半径普遍较大，例如 Fe、C 原子半径比稀土元素 Ce 过 Fe-Ce 系二元相图如下图 1.2 所示，可知稀土很难固溶到固溶度是相当小的。

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贵州大学工学硕士论文工作频率跟随负载回路谐振频率变化，并自动使负，不必像工频炉那样通过增减负载电容来调节。入端三相平衡，不必像工频炉一样需要设置 LC 三产出下，中频炉的容量小，从而占地面积大大减小高了空间利用率。所用坩埚为 MgO 坩埚，内径Φ 为 120mm，高 300mm，调节输出电压和功率来控制温度。

【参考文献】