Ce元素对钢中铜析出行为的影响研究

发布时间：2020-09-03 14:27

　　残余铜元素在短流程炼钢过程中会逐渐富集而难以去除,当铜含量达到0.35%后,会产生热脆问题。稀土元素的加入有益于改善钢材性能,对于钢中夹杂物的性质,形态以及分布会有改善作用。二维点阵错配度计算了钢中夹杂物以MnS、Al_2O_3、Ce_2O_3、CeS和Ce_2O_2S为形核基底,以ε-Cu和Cu_2S为形核相的匹配度,计算结果发现:MnS、Al_2O_3、Ce_2O_3和Ce_2O_2S可作为ε-Cu的形核质点,且只有MnS能够成为Cu_2S的形核质点,其余的夹杂物均不能成为Cu_2S的形核质点。采用工业纯铁、电解纯锰粉、纯铜、生铁片(含碳量2.94%)、电解铝片、稀土铈样等,在中频感应炉中熔炼实验钢材。采用化学成分分析、OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)、EDS(能谱)等手段研究稀土元素Ce对钢中残余铜元素的析出行为的影响。结果表明:稀土元素元素会使晶粒呈现细化现象,随着稀土元素Ce含量的增加,晶粒尺寸从69.4mm逐渐细化到49mm、24.8mm和13.7mm;添加稀土元素Ce后,钢中夹杂物细化,呈现球状,且数量明显增多,其中近一半数量的夹杂物粒径在2~3mm,这为钢中残余铜元素的异质形核提供了大量的形核质点;实验发现,MnS、Al_2O_3、Ce_2O_3和Ce_2O_2S均能够成为钢中残余铜元素的形核质点,诱导铜元素非均质形核析出。夹杂物在基体中分布均匀,给铜元素提供了有效形核质点,减轻了在晶界处的偏析。
【学位单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TG142.1
【部分图文】：

曲线,功率,电压,曲线

图 4.1 功率、电压与时间的关系曲线(a) 功率与时间的关系曲线;(b) 电压与时间的关系曲线Figure 4.1 Curves of power and voltage versus time respectively由于实验室炼钢浇注出的钢锭尺寸较大，且有锥度，需要对其进行锻造处理。根据各元素的熔点和表 4.1 中钢锭成分的检测结果，然后在始锻温度

组织形貌,金相显微镜,晶粒尺寸,试样

图 4.2 试样在金相显微镜下的组织形貌Fig.4.2 Microstructure of samples under metallographic microscope(a)：Ce 含量 0.00%；(b)：Ce 含量 0.010%；(c)：Ce 含量 0.023%；(d)：Ce 含量0.069%(wt%)其晶粒尺寸变化如表如图 4.3 所示，晶粒尺寸明显随着 Ce 含量的增加，

能谱图,能谱,形貌,样品

382 m如图4.4所示，添加稀土Ce(0.01%)之后，MnS夹杂物呈现球状，其尺寸约为3 m。图 4.4 样品 2号 MnS的形貌及其能谱组成Figure 4.4 Electron microscopy morphology and energy spectrum analysis of MnS of sample 2如图 4.5 所示，添加稀土 Ce(0.01%)之后，Al2O3夹杂物呈现球状，其尺寸约为 3 m。图 4.5 样品 2号 Al2O3的形貌及其能谱组成Figure 4.5 Electron microscopy morphology and energy spectrum analysis of Al2O3of sample 2为了研究稀土元素对夹杂物（主要是 MnS 和 Al2O3）分布的影响，选取 2号样品作为实验对象

【参考文献】