高强耐磨钢组织及夹杂物的演变研究

发布时间：2020-08-04 08:12

【摘要】：钢中的非金属夹杂物会直接影响钢的质量。实际生产中,高效去除钢中的非金属夹杂物具有生产重要意义。本课题针对实际生产中存在的非金属夹杂物的问题,通过取样进行ASPEX分析,系统研究了钢冶炼过程夹杂物大小、数量、类型、形貌与成分的演变过程。其次,针对国内外耐磨钢中经钙处理后的夹杂物分别进行定量和定性对比。此外,为了更进一步了解钢中夹杂物对于钢中组织、晶粒大小产生的影响,利用激光共聚焦显微镜的实时观察特点,对高强耐磨钢中的夹杂物进行原位观测。得到如下结论:(1)高强度的调质耐磨钢中非金属夹杂物在“LF-RH-钙处理-中间包-成品钢”各个工艺处理后,其尺寸、数量明显降低,夹杂物尺寸基本小于10μm。除细小弥散的TiN-Nb系夹杂物之外,最终钢中的夹杂物以CaS-CaO-Al_2O_3系夹杂物为主;(2)国内外450耐磨钢经钙处理变性后,钢中存在的夹杂物大部分为细小的D类球状氧化物,其中组织成分主要为CaO-Al_2O_3-CaS的复合夹杂,少数地方出现大颗粒TiN。但是,相对于国外高强钢的薄厚板中的夹杂物在尺寸和形状上的控制水平,国内450级耐磨钢的厚板中的夹杂物尺寸相对较大,钢的硬度均匀性也相对较差。(3)利用高温共聚焦显微镜测得的实际熔点与理论熔点相近,本文认为该钢的熔点应为1480℃。贝氏体铁素体会优先在孪晶界、夹杂物以及位错等处开始形核,在夹杂物处优先形核是由于可以有效的减少界面能的增加降低相变阻力。从而有利于优先形核。
【学位授予单位】：安徽工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TG142.1
【图文】：

二元合金相图,二元合金相图

图1.1 Fe-S 二元合金相图Fig.1.1 ThephasediagramofFe-S源于生铁和脱氧剂硅铁。硅的主要作用的用来脱氧，还原 FeO 成 F此外，硅还能用来除硫，与钢液中的硫生成 SiS，很大程度上降低硫脆性。另外，脱氧剂中的硅还有一部分会溶于钢液中，在之后的冷却中，起到固溶强化的作用，提高钢的强度，并使钢材在热轧后冷却是度较高的珠光体，但硅含量过高时又会使钢的塑性和韧性降低，所以素是随炉料一起进入钢中的杂质元素，固溶于铁素体中形成间隙固溶差，在 590℃时氮质量分数约为 0.1%，在室温时仅为 1×10-7左右，因是通过淬火时效和应变时效造成的。如果将含氮量较高的钢以较快的室温，就会获得氮的过饱和固溶体，将其长期放置在室温下或者加热

TTT曲线,TTT曲线,高强钢,软件计算

第二章试验材料与方法2.3.3SEM 显微形貌观察及能谱分析扫描电子显微镜可鉴定所测试样的表面结构，其利用电子束扫描样品表面材料的物质性能进行微观成像，产生样品表面的三维高分辨率图像。扫描电镜都配有 X 射线能谱仪装置，可同时观察显微组织形貌和分析微区成分。用于扫描电镜观察的样品制样简单，且金属样品可直接进行观察。实验时，将制备好的干净试样直接放入扫描电镜中，在扫描电镜下对钢中夹杂物的形貌、尺寸和分布进行观察分析，同时对所观察的微区进行 EDS 分析，分析材料微区成分元素种类与含量。2.3.4 激光共聚焦显微镜（LSCM）原位观察实验方案

曲线,热处理工艺,实验方案

2.3.4 激光共聚焦显微镜（LSCM）原位观察实验方案图 2.1 Jmatpro 软件计算国内高强钢 M53钢的 TTT 曲线Fig.2.1 TTTcurveofM52steelbyJmatpro首先，利用某商用软件计算出该钢的 TTT，根据 TTT 计算出的理论温度，制定高温共聚焦显微镜的实验方案，在理论温度范围内进行人工升温进行原位观察。

【参考文献】