鋼液凝固過程中鈦基超細(xì)復(fù)合夾雜物形成機(jī)理研究.pdf

1、“氧化物冶金”技術(shù)是在鋼中形成超細(xì)、高熔點(diǎn)、均勻分布的復(fù)合夾雜物。這些夾雜物在鋼的后續(xù)加工過程中能夠誘發(fā)針狀鐵素體，從而使鋼材的強(qiáng)度和韌性具有良好的匹配。高熔點(diǎn)復(fù)合夾雜物在焊接過程中不會(huì)被溶解，能夠在原位再次成為形核中心，細(xì)化晶粒從而提高可焊性。“氧化物冶金”技術(shù)對(duì)開發(fā)高等級(jí)管線鋼、船板鋼、石油用鋼及需要焊接的結(jié)構(gòu)鋼等具有重要意義。 本文在總結(jié)前人工作的基礎(chǔ)上，利用凝固過程中元素在液相的偏聚機(jī)制，提出了鋼液凝固過程中形成超細(xì)復(fù)合

2、夾雜物的設(shè)想。在張會(huì)全等建立的凝固過程元素偏析與夾雜物析出耦合模型基礎(chǔ)上，引入氧化物熱力學(xué)平衡作為夾雜競爭析出的判據(jù)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)凝固過程超細(xì)復(fù)合夾雜析出的耦合計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明：當(dāng)鋼液凝固前氧位控制在20ppm時(shí) TiMnO<,3>即可析出，在10K/min、100K/min、200K/min冷卻速率下，夾雜物尺寸分別為2.87μmm、1.88μm、1.54μm，數(shù)量分別為0.29×104N/mm<'-3>、1.87×10<'4>N／mm

3、<'-3>和3.15×10<'4>N/mm<'-3>。 通過單向凝固實(shí)驗(yàn)考察了冷卻速率、凝固前氧位等因素對(duì)超細(xì)復(fù)合夾雜物析出的影響。夾雜物統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明，在10K/min、100K/min、200K/min冷卻速率下，夾雜物尺寸分別為2.81μm、1.86gm、1.43μm，數(shù)量分別為0.31×10<'4>N/mm<'-3>、1.98×10<'4>N/mm<'-3>和3.27×10<'4>N／mm<'-3>。單向凝固實(shí)驗(yàn)結(jié)果與耦合

4、模型的計(jì)算情況基本相符。 通過改進(jìn)電解方法，實(shí)現(xiàn)了從鋼樣中無損分離含MnO和MnS的復(fù)合夾雜。采用聚碳酸脂膜獲得夾雜物，利用SEM、EDS等儀器進(jìn)行檢測(cè)，得到了復(fù)合夾雜物完整的三維立體形貌及化學(xué)成分、尺寸、數(shù)量等重要信息。復(fù)合夾雜物形貌為球形，主要成分為Ti、Mn、Si、Al、O，通過與酸溶分離夾雜物比較發(fā)現(xiàn)了硫化物與鈦氧化物的結(jié)合形態(tài)。 通過對(duì)以上研究結(jié)果的分析，揭示出凝固過程超細(xì)復(fù)合夾雜物的析出機(jī)理，為合理控制鋼中超