過共晶高硼鑄鋼組織細(xì)化研究.pdf

1、在過共晶高硼鑄鋼中由于存在粗大的初生硼化物，嚴(yán)重降低了合金的韌性和在較高沖擊力工況下的耐磨性，從而限制了該合金在實(shí)際生產(chǎn)中的應(yīng)用。為了改善韌性和提高耐磨性，本文采用變質(zhì)處理、隨流孕育和合金化等方法改善組織中初生Fe2B和包晶Fe3(C,B)的尺寸、形態(tài)和分布，并利用SEM、XRD等手段，系統(tǒng)地研究了變質(zhì)處理、合金化和隨流孕育對(duì)過共晶高硼鑄鋼中初生硼化物和包晶硼化物尺寸、形態(tài)的影響。主要得到了以下結(jié)果：
　　 1.經(jīng)稀土硅鐵與K/

2、Na金屬鹽變質(zhì)處理后，過共晶高硼鑄鋼中的初生硼化物和包晶硼化物的尺寸和形態(tài)得到不同程度的細(xì)化和改變。在0.6[％]RE變質(zhì)與0.3[％]K /Na金屬鹽變質(zhì)時(shí)初生相尺寸各達(dá)到最小值，分別從未變質(zhì)時(shí)的81.4μm細(xì)化到30.4 μm和23.4μm。研究發(fā)現(xiàn)RE除了可以脫硫、脫氧凈化鋼液以外，RE化合物CeB6和CeO2S與初生硼化物和包晶硼化物之間的錯(cuò)配度很小，可以作為它們的異質(zhì)形核核心，起到細(xì)化硼化物的作用。K/Na易引起成分過冷，通過

3、增加初生相結(jié)晶晶核來達(dá)到細(xì)化目的的。此外，K/Na是表面活性元素，通過吸附到硼化物生長(zhǎng)最快的晶面上，改變晶體的生長(zhǎng)慣習(xí)面來實(shí)現(xiàn)對(duì)初生硼化物團(tuán)球化和顆粒化的。
　　 2.通過Nb、Ti合金化可以顯著細(xì)化初生硼化物顆粒，在Ti含量為0.5[％]與Nb含量為0.9[％]時(shí)可以取得最優(yōu)細(xì)化效果，使初生硼化物從未變質(zhì)時(shí)的81.4μm分別細(xì)化到50.4μm和23.9μm。Nb、Ti合金化對(duì)包晶硼化物和共晶硼化物的形態(tài)、數(shù)量也有很大的細(xì)化和改

4、變作用。鈮和鈦都是強(qiáng)碳化物形成元素，加入合金后可與鋼中的碳原子形成高熔點(diǎn)的TiC和NbC，它們與初生硼化物之間的二維錯(cuò)配度很小，作為初生相的異質(zhì)形核核心而使之細(xì)化。分布在初生相邊緣的碳化物顆粒還對(duì)其自由生長(zhǎng)還起到阻礙作用。
　　 3.初生硼化物顆粒大小與鋼液冷速關(guān)系密切，隨冷速增大，合金初生相逐漸細(xì)化。在隨流孕育過程中，隨著懸浮劑的增加，初生硼化物顆粒持續(xù)細(xì)化，并在其含量為2.8[％]時(shí)達(dá)到最小值，使初生硼化物從未變質(zhì)時(shí)的81.

5、4μm細(xì)化到20.2μm。
　　 4.提出了一個(gè)計(jì)算細(xì)化率的公式。該公式是普通細(xì)化率和其自然底數(shù)e次冪的算術(shù)平均值。用該公式得出的細(xì)化率更能體現(xiàn)變質(zhì)劑對(duì)組織的細(xì)化能力。
　　 5.多組元復(fù)合變質(zhì)對(duì)初生硼化物具有更好的細(xì)化作用。0.9[％]Nb+0.4[％]RE復(fù)合變質(zhì)不僅可以細(xì)化初硼化物，還可以使其橫截面的形狀由四邊形的尖角變成圓角，可以有效減小由凝固和外力引起的應(yīng)力集中。這主要是由于曲率小的晶體部分在高溫凝固過程中溶解