DOC《含钛夹杂在X120钢中析出及对铁素体形核的诱导》

1.62*1013,因此X120管线钢中不可能生成纯的MgO夹杂,取X120管线钢钛的目标成份ω(Ti)=0.015%计算,ω(Mg)=0.0008%就可以生成2MgO・TiO2复合夹杂,因此X120管线钢中镁钛复合夹杂为2MgO・TiO2. 1873K时Al-Ti平衡热力学关系如图4,以X120管线钢钛的目标成分ω(Ti)=0.015%计算,当ω(Al)=0.00035%t0.00330%时生成Al2O3・TiO2,ω(Al)>

0.00330%则有Al2O3生成.X120管线钢中的ω(AlS)远大于0.0033%,因此X120管线钢中不会形成纯的铝钛二元夹杂物. 1873K时不同的脱氧产物析出热力学计算见图5,X120管线钢是微合金高强度钢,钢中锰、硅含量都很高,因此在1873K脱氧平衡时有锰、硅的氧化产物生成.X120管线钢在钢液温度降低及其凝固过程中还会有MnS等夹杂析出. 热力学计算表明,X120管线钢中含有铝、钛、镁,会生成2MgO・Ti2O

3、MgO・Al2O

3、SiO

2、Al2O

3、Ti2O

3、MnO等脱氧产物,这些脱氧产物还会和硫化物一起形成复合夹杂物,夹杂物的类型与成分与扫描电镜中观察的一致.

4 试验结果 用Cambridges-250MK3扫描电镜对夹杂物形貌进行观察(见图6),夹杂物与铁素体有着明显的位向关系,铁素体在夹杂物周围呈放射状生长,表明铁素体由夹杂物诱导生成,含钛夹杂物对铁素体的这一诱导形核作用被很多学者所证明[6-7]. 对夹杂物成分进行能谱分析,发现在X120管线钢中大量的夹杂物周围有铁素体生成,夹杂物与周围的铁素体有着明显的位向关系,说明这些夹杂物具有铁素体诱导作用.正如热力学计算的那样,这些夹杂物主要是由铝、镁、钛氧化物与硫化物组成的复合夹杂物.研究表明能有效铁素体诱导形核的夹杂物通常不是单一的相,有复杂的多相组织[8-10].有学者认为钛的氧化物和氮化物诱导铁素体形核最有效[11],而另一些提出硫化锰[12]、富铝夹杂物[13]、或稀土氧化物[13].在X120管线钢中对含钛复合夹杂诱导铁素体形核的观察说明,含钛复合夹杂物能够诱导铁素体. 关于夹杂物能促进铁素体形核的理论很多,笔者认为含钛复合夹杂物之所以能够诱导形核,可能与其有利于其周围形成锰的贫乏区有关,这有助于相变温度的提高,从而促进铁素体的形成. 通过试验,可以看出X120管线钢中含钛夹杂物确实对有着形核诱导作用,邯钢邯宝炼钢厂将结合试验研究,在工业生产中调整合金成分和过程控制,使钢中形成弥散分布的细小含镁复合夹杂物,以细化组织,下一步要在工业应用中进行对比研究.

5 结论 1)X120管线钢中含钛复夹杂物具有诱导铁素体形核能力. 2)通过热力学计算,取X120管线钢钛的目标成份ω(Ti)=0.015%,X120管线钢中要生成纯的MgO夹杂,钢中ω(Mg)>

1.62*1013;

ω(Mg)=0.0008%就可以生成2MgO・TiO2复合夹杂;

因此X120管线钢中镁钛复合夹杂为2MgO・TiO2.当ω(Al)=0.00035%~0.00330%时,生成Al2O3・TiO2;

ω(Al)>

0.0033%,则有Al2O3生成;

X120管线钢中的ω(AlS)远大于0.0033%,因此X120管线钢中不会形成纯的铝钛二元夹杂物. 3)X120管线钢铝和钛等元素的脱氧产物,和钢中硫作用形成复合夹杂物,在对X120管线钢扫描电镜分析中得到进一步证实. [参考文献] [1] Mills A R,Thewlis G,Whiteman Nature of inclusions in metals and their influence on formatioil of acicular ferrite[J].Materials science and Technology,1987,3(12):1051―1061. [2] Lee J L,Pan Y T.Effect of silicoil content on the microstructure and toughness of simulated heat-affected zone in titanium killed steels[J].Materials Science and Technology,1992,8(3):236―244. [3] 梁连科,车荫昌,杨怀,等.冶金热力学及动力学[M].沈阳:东北工学院出版社,1990. [4] 李尚兵,王谦.铝镁合金脱氧热力学分析与实验研究[J].铁合金,2007(2):23―27. [5] 李文超.冶金与材料物理化学[M].北京:冶金工业出版社,2001. [6] 杨颖,王福明,宋波,等.非调质钢中钛氧化物冶金行为[J].北京科技大学学报,2005,27(5):540―544. [7] Byun J S,Shim J H,Cho Y W,et al.Non-metallic inclu-sions and intragranular nucleation of ferrite in Ti-killed C-Mn steel[J].Acta Materialia,2003,51(6):1593―1606. [8] Farrar R A,Harrison P L.Aeicular ferrite in carbon-manganese weld metals:an overview[J].Journal of Materials Science,1987,22:3812―3820. [9] Hajeri K F Al.Particle-stimulated nucleation of ferrite in heavy steel section[J].ISIJ Int,2006,46(8):1233―1240. [10] Kojima A Super high HAZ toughness technology with fine microstructure imparted by fine articles[J].Nippon Steel Technical Report,2004(380):225. [11] Hatano H.Effect of Ti and B on microstructure of 780MPa ClaSS high strength weld metal[J].Tetsu-to-Hagane,2005,91(4):397―402. [12] Furuhara T.Multiphase crystallography in t he nucleation of int ragranular ferrite on MnS+V(C,N)complex precipitate in austenite [J].ISIJ Int,2003,43(12):2028―2037. [13] Zhang Z.and Farrar R A Role of non-metallic inclusions in formation of acicular ferrite in low alloy weld metals[J].Materials Science and Technology.1996,12(3):237―260. ........