殘余元素砷和稀土鑭對高碳鋼性能的影響研究.pdf

1、由于鋼中殘余元素砷的氧化勢低于鐵，當(dāng)前的冶煉工藝很難將其從鋼中脫除。殘余元素會在凝固過程中偏析、晶界偏聚和氧化富集從而影響鋼材的熱加工性能、回火脆性和力學(xué)性能。目前，由于降低和控制鋼中殘余元素的方法綜合成本高、操作程度復(fù)雜和能耗大等缺點(diǎn)，還沒有適合于工業(yè)生產(chǎn)的有效方法。稀土元素能和鋼中殘余元素As、Sn、Pb等反應(yīng)，也可以降低鋼中S和O的含量起到凈化鋼液的作用。因此，為了控制As對高碳鋼力學(xué)性能和高溫氧化性能的影響，本文從含As鋼中As

2、的賦存狀態(tài)、鋼的微觀組織及非金屬夾雜物等角度出發(fā)，研究了La、As對高碳鋼力學(xué)性能和高溫氧化性能的影響。
　　As通過影響高碳鋼的微觀組織影響其力學(xué)性能。As含量在0.008-0.115％范圍內(nèi)增加時(shí)，高碳鋼的抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度均呈現(xiàn)先增大后減小的趨勢，且當(dāng)As含量為0.060%時(shí)兩者達(dá)到最大值，變化趨勢與As對索氏體片間距和原奧氏體晶粒尺寸的影響規(guī)律一致。但是，As含量高于0.030%時(shí)會顯著降低高碳鋼的塑性和韌性。另一方面，在

3、沒有O參與的條件下，As含量和氧化溫度均對高碳鋼內(nèi)部的As偏聚無顯著促進(jìn)作用；而在有O參與的條件下，當(dāng)As含量大于0.030%時(shí)，O會顯著促進(jìn)As在鋼表面晶界處偏聚，兩者均在晶界偏聚。
　　稀土La會顯著影響含As高碳鋼中夾雜物的生成。La-O-As夾雜物是As在稀土高碳鋼中的主要賦存形式，這種夾雜物在固相中生成。在液相中生成的 La2O3和 La2O2S可以作為 La-O-As夾雜物的異質(zhì)形核核心，從而生成復(fù)合夾雜物；La-O-

4、As夾雜物也可以以單顆粒夾雜物的形式存在。微量稀土 La會惡化含As高碳鋼力學(xué)性能，La的含量應(yīng)控制在適宜范圍。
　　氧化溫度和As含量會顯著影響高碳鋼的高溫氧化性能。當(dāng)氧化溫度為1080℃時(shí)，As在氧化層-基體界面處的富集程度達(dá)到最大值，同時(shí)氧化層最厚；當(dāng)As含量為0.090%時(shí)，As在氧化層-基體界面處富集程度最嚴(yán)重。添加稀土La對含As高碳鋼的氧化層結(jié)構(gòu)并無顯著影響，當(dāng) La含量增加至0.089%時(shí)，可以保證 As基本不在氧