特殊钢中稀土变质夹杂物行为研究

通过加入稀土金属(Ce),研究不同稀土含量对变质夹杂物的影响。发现在洁净度较高的A l脱氧特殊钢中稀土能够使氧化铝、硫化锰夹杂变质并能形成硬度较低的铝酸稀土夹杂物。研究结果表明:当稀土含量Ce15 ppm时,钢中没有稀土夹杂物;当15 ppm≤Ce≤140 ppm时,能够生成稀土铝氧化物和稀土硫氧化物夹杂物;当Ce140 ppm时,夹杂物进一步转变为稀土铝氧化物和稀土氧硫化物的复合夹杂物,并有部分稀土氧硫化物和稀土硫化物,夹杂物的尺寸也随着增大。热力学分析计算表明:在[O],[S]含量较低的前提下,Ce变质A l2O3所需的条件是aCe.aA-l1=0.145,当[A l%]=0.01~0.03时,对应溶解的稀土含量[Ce]=22~67 ppm。     

添加铈对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响

针对能够将初生γ-奥氏体保留到室温的Fe-15Mn-0.6C合金，采用扫描电镜(SEM)及其配备的能谱仪(EDS)和电子背散射衍射(EBSD)系统，对添加Ce的合金中的夹杂物进行形貌观察、成分分析和相鉴定，采用FactSage软件系统的Phase Diagram和Equilib模块对添加Ce的合金中的夹杂物行为进行热力学计算。结果表明，添加含Ce夹杂物的类型和数量影响取决于O, S, Ce的相对含量，在0.0006%O-0.0020%S-0.016%Ce和0.0006%O-0.0051%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成CeS夹杂，在0.0015%O-0.0045%S-0.025%Ce条件下，合金中主要形成Ce₂O₂S和CeS夹杂，夹杂物形状圆整，尺寸多数约1～2μm。热力学计算为添加Ce对Fe-15Mn-0.6C合金中夹杂物的影响提供了理论依据。研究结果能够为进一步搞清添加Ce细化初生γ-奥氏体的异质形核作用提供扎实的研究基础。     

铈对16Mn钢中夹杂物和组织的影响

在高温钼丝炉内向16Mn钢中加入不同含量的铈进行脱氧,分析了钢中夹杂物和组织的变化,并探讨了含铈夹杂物诱发晶内铁素体形核的机制.结果表明:随钢中铈含量的增加,夹杂物依次转变为CeAlO3,Ce2O2S和Ce2S3.经铈处理后,钢液在1873 K时保温300 s,夹杂物最为细小弥散.钢中晶内铁素体随铈含量的增加而增加,但最佳的铈含量约为0.032%(质量分数).钢中Ce2O2S和Ce2S3夹杂与α-Fe相之间的错配度分别只有1.2%和0.5%,均可作为IGF非常有效的形核核心,促进其形成.     

铁液中[Ce]-[O]-[S]沉淀图及其应用

选用近期实验所测较为准确的稀土-氧、稀土-硫、稀土-氧-硫体系的热力学数据建立了纯铁液中的[Ce]-[O]-[S]空间沉淀图。应用热力学理论计算了铁液中氧硫活度与生成的稀土夹杂物间的定量关系。确定了铁水初始氧硫活度与生成稀土夹杂物类型的关系,并验证了理论计算结果。     

35CrNi3MoV钢中稀土夹杂物生成的热力学计算

通过热力学计算分析了夹杂物生成的条件与顺序,予见了35CrNi3M,VRE 钢中的夹杂物。理论计算结果与实验观察完全一致,证实了热力学计算可以予报钢中夹杂物的类型。     

稀土碳锰纯净钢中夹杂物形成与转化的热力学计算及观察分析

用多相、多组元平衡的热力学计算方法, 对稀土碳锰纯净钢中夹杂物的析出和转化进行了计算. 结果表明, 稀土元素能有效地变质Al2O3夹杂, 在本实验所用材料的成分条件下, Al2O3完全消失的稀土含量为: 1600 ℃时, La>0.009%, Ce>0.01%; 1518 ℃时, La>0.012%, Ce>0.013%, 稀土变质Al2O3的产物主要为RE2O2S. 当La含量大于0.028%, Ce含量大于0.027%后, 体系中将会有RES产生, 但夹杂物仍然以RE2O2S为主. 对试样的扫描电镜观察和分析证实了热力学计算的结果.     

铈对27%Cr超级铁素体不锈钢凝固组织影响机制研究

通过Factsage软件计算、宏观组织观察、扫描电镜分析等手段研究了Ce对27%Cr超级铁素体不锈钢凝固组织的影响。结果表明:未添加Ce钢中的夹杂物主要为Si-O-Mg-Al系夹杂及TiNb(CN)包裹Al_2O_3; Ce含量为0.05%时钢中形成弥散的高熔点Ce_2O_3和Ce_2O_2S,其作为非均质形核质点,使等轴晶比例增加,柱状晶变短变细,平均晶粒尺寸减小,凝固组织得到显著细化; Ce含量为0.07%时钢中的稀土化合物呈团簇状大量聚集。实验结果与Factsage计算预测基本吻合。     

铈在低硫16Mn钢中的物理化学行为

研究了铈在低硫([S]<50ppm)16Mn钢中的物理化学行为,并测定了钢中铈的固溶量。少量铈仍有脱氧、脱硫、控制夹杂形态、细化晶粒等作用。钢中加入铈后生成铈夹杂物的顺序为CeAlO_3、Ce_2O_2S、Ce_2O_3、Ce_XS_Y。当Ce/S=1.90时,钢中MnS夹杂完全被铈夹杂物取代,钢呈现出最佳冲击性能。在Cewt％=0.002～0.0065范围内,用ICP光谱直接测定铈固溶量约为4ppm。     

铈对特种防护钢板组织和力学性能的影响

采用向防护钢中添加微量Ce元素的方法,研究不同Ce含量对防护钢组织和性能的影响。借助于金相显微镜、扫描电镜、能谱仪和万能拉伸试验机等检测手段,对添加Ce的防护钢的显微组织、夹杂物和力学性能进行了表征和分析。结果表明:防护钢中加入微量Ce可明显改善钢的显微组织,晶粒得到细化;钢液得到净化,钢中的氧硫含量均下降,同时钢中夹杂物得到变性,由原来多边形的Mn S夹杂转变为球状的稀土复合夹杂。钢中Ce含量达到0.084%时,其抗拉强度、屈服强度及延伸率分别比未加Ce的防护钢提高了5.24%,3.41%和43.70%。     

钢包内钢中稀土夹杂物的特征和行为

出钢时向装13吨钢液的钢包中加入适量的稀土和铝,人为地造成浇注初期发生水口结瘤并堵死。包内钢液自然冷却凝固后,解剖研究凝固钢体,发现钢中稀土夹杂物的特征是:(1)凝钢块的下部三分之一区域内和边缘部份稀土夹杂物较多,中部较少,上半部的中间区域基本上没有稀土夹杂物,(2)上半部中间区域是最后凝固的,其中硫化物(硫化锰)夹杂多,这只能是钢液中稀土夹杂物氧化所致,(3)钢包中的稀土夹杂发生了明显聚集,形成一些较大的聚合体,其形态与在水口结瘤中所见相似,(4)稀土夹杂聚合的主要方式是由小颗粒相互合并成大颗粒,(5)在有稀土夹杂物的区域,愈接近包底夹杂物粒度愈大。