Fe-M-Ti-Mg(M=Si,Mn,Al)合金復合脫氧鋼夾物的研究.pdf

1、本文利用氧化物冶金的技術思想研究鋼中的夾雜物,通過不同合金組合復合脫氧,以獲得有利于發(fā)揮氧化物冶金技術優(yōu)勢的夾雜物類型和分布。論文系統(tǒng)地討論了1873K下脫氧后鋼中Ti-O、Mg-O、Ti-Al-O體系、Mg-Al-O體系、Ti-Mg-O體系以及Ti-Mg-Al-O體系氧化物在鋼液凝固過程中競相析出規(guī)律。在實驗室的感應爐內進行了不同合金組合脫氧的高溫熔煉實驗,利用掃描電鏡、能譜分析和圖像分析軟件等手段,對不同合金脫氧的試樣中夾雜物的形貌

2、、組成和尺寸分布進行了分析。
　　 根據熱力學計算,在1873K時Fe-Ti-Al-O體系中,當鋼液中a[Ti]/a[Al]比大于10時,鋼中才能生成鈦的氧化物,并且只有當鋼液中a[Ti]＞0.69時,鋼中才產生Ti2O3夾雜物,當鋼液中a[Ti]/a[Al]比大于6.3時,鋼中開始形成鋁鈦的復合氧化物。在1873K時Fe-Mg-Al-O體系中,當鋼中存在溶解Mg時,鋼中幾乎不會存在單獨的Al2O3夾雜,當a[Ti]為0.02時

3、,a[Mg]在3.67×10-5～4.64×10-4范圍內,產生的夾雜物為MgO·Al2O3,當a[Mg]＞4.64×10-4時,鋼中就可能會產生單個的氧化鎂夾雜物;Fe-Ti-Mg-O體系中,在鎂含量極低的情況下,也很容易生成鎂鈦的復合夾雜物,鎂含量高一點就可以生成MgO夾雜物。在1873K時Fe-Ti-Mg-Al-O體系中,[％Mg]=0.0003,當[％Ti]＞0.1時,有Ti2O3形成。當[％Ti]＜0.1、[％Al]＞0.08

4、時,可形成MgAl2O4復合夾雜物,其生成范圍隨著鈦含量的減少而增加。要形成MgTi2O4復合夾雜物就必須把鋁含量控制在0.08％以下,并且要適當的調節(jié)鈦的含量。經Al-Mn-Si-Ti-Mg復合脫氧劑脫氧的鋼中非金屬夾雜物主要為Mg2TiO4-MgTi2O4-MgAl2O4復合尖晶石夾雜,隨著鋼中鋁含量的增加,復合尖晶石類夾雜物由Mg-Ti-O系轉變?yōu)镸g-Al-O系。
　　 實驗結果表明:鋼中存在的Mn與S可產生大量鏈狀的M

5、nS,鋼中單位面積內夾雜物劇增,單個的MnS一般都是在氧化物的表面析出;Al對Ti-Mg合金復合脫氧鋼的夾雜物組成有很大的影響,鋁的增加,急劇地增加了鋼中夾雜物的數目(當鋁含量由0.023％增加到0.072％,單位面積內夾雜物由2318個/mm2增加到4924個/mm2),鋁的加入增加了MnS和鎂鋁尖晶石,以及MnTi2O4的數量;Mg含量對Al-Ti-Mg合金脫氧鋼的影響主要表現在,鎂含量的增加有效地改變了Al-Ti-Mg合金脫氧鋼中

6、夾雜物的分布與形貌,使夾雜物均勻的分布于鋼中,鋼中含鋁夾雜物明顯減少,取而代之的是單個的MgO和Mg-Ti-O復合氧化物夾雜;當Mg含量較高時(例如:[％Ti]=0.138,[％Mg]=0.0041),鋼中產生的氧化物主要為MgO和Ti-Mg-O復合氧化物,產生的硫化物有MnS和MgS,夾雜物主要粒度分布區(qū)間從小于0.5μm轉變?yōu)?.5～1.0μm,并且夾雜物在1.0～2.0μm區(qū)間內也占有很大比例,為31.7％,夾雜物尺寸大于3.0μ