稀土La+Ce对含Nb结构钢强度及韧性的影响

发布时间：2021-06-21 19:53

　　为了探索稀土元素在钢中的作用机理,分别研究混合稀土（La+Ce）加入量:36、44、51μg/g与空白试样对含Nb结构钢强度及韧性的影响规律。通过拉伸试验、低温冲击试验以及SEM和EDS对材料性能和显微结构进行分析。结果表明:在Fe-0.07%C-0.025%Nb-x%（La+Ce）成分（质量分数）体系下,降Nb而添加适量混合La+Ce稀土化合物,随着La+Ce含量增加,断裂过程韧窝增大且逐渐加深,含Nb结构钢的屈服强度和抗拉强度呈增大趋势,且延伸率随着稀土含量和强度的增加未呈现大幅度下降趋势。说明混合La+Ce稀土化合物可以替代贵金属Nb元素来提升产品的强度指标。对于低温冲击试验,由断口形貌和4种成分钢带试样吸收冲击能量对比得出,在含Nb结构钢中,混合La+Ce稀土加入量为36μg/g时,变质钢中的夹杂物形成有效的LaCeO₂S析出粒子阻碍断裂过程裂纹扩展,–40和–60℃的低温冲击韧性最优。 

【文章来源】：稀有金属材料与工程. 2020,49(08)北大核心EISCICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

不同La+Ce含量结构钢的纵向断口形貌

分别采用SEM观察不同La+Ce含量在–40和–60℃下横向断口形貌，如图6、图7所示。由图6看出，未加稀土的结构钢断口形貌主要由韧窝组成，韧窝中出现球状夹杂物，EDS对夹杂物分析如图8所示，可以确定为Al2O3夹杂；从图6b断口形貌可以看出，添加3 6μg/g的混合L a+C e，韧窝断口处有近似椭圆状颗粒物质，通过EDS分析（如图9所示），可以确定为LaCeO2S，该析出物有效地阻碍断裂过程的裂纹扩展；从图6c可以看出断口出现微小的河流状解理台阶，说明该成分下添加44μg/g的混合La+Ce稀土化合物，未能改善钢带的冲击韧性；从图6d可以看出，断口形貌主要由韧窝组成，但韧窝比较小且深度较浅，说明继续增加混合La+Ce不利于提升产品低温冲击韧性。由不同稀土La+Ce含量冲击功变化规律和冲击断口形貌特征得出，采用添加适量的复合La+Ce稀土化合物，在含Nb结构钢中可以起净化钢液、细化晶粒、改善夹杂物分布的作用[16-19]，更能起到提升产品低温冲击韧性的效果。图6–40℃不同La+Ce含量结构钢的横向冲击断口形貌

对比横向和纵向不同混合稀土含量的SEM断口形貌如图3、图4所示。可以看出，图3断口形貌呈韧窝状，为微孔束集型断裂，是韧性断裂典型形貌，随着混合La+Ce稀土化合物含量提升，韧窝数量和深度逐渐增加，塑性变形消耗能量增加，说明稀土元素增加断裂变形阻力。图4 不同La+Ce含量结构钢的纵向断口形貌

【参考文献】：
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本文编号：3241303