《超低氧添硫特殊鋼中複合延性夾雜物的生成與演變機理》是依託北京科技大學，由姜敏擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：超低氧添硫特殊鋼中複合延性夾雜物的生成與演變機理
- 依託單位：北京科技大學
- 項目負責人：姜敏
- 項目類別：青年科學基金項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
超低氧添硫特殊鋼中CaO-Al2O3(-CaS)等大尺寸、高熔點夾雜物是其疲勞失效的主要原因，如何對其進行有效控制是未解決的技術難題。本研究提出不同於以往的夾雜物控制策略，即：超低氧冶煉時通過抑制鋼渣反應避免CaO-Al2O3(-CaS)生成，將夾雜物控制為Al2O3或MgO-Al2O3；利用鋼中MnS包裹Al2O3、MgO-Al2O3，形成軟包硬型複合延性夾雜物，提高疲勞壽命。目前已在實驗室完成前期試驗並掌握抑制鋼渣反應的方法，杜絕了CaO-Al2O3(-CaS)類夾雜物。因此，擬通過本項目繼續研究複合延性夾雜物的生成機理及其在軋制再加熱過程中的演變規律。生成機理包括：複合延性夾雜物的形成時機、氧化物夾雜數量與尺寸的影響、凝固速率的影響等；演變規律包括：加熱速率、保溫溫度、保溫時間等因素對複合夾雜物中MnS的脫溶、分裂、球化等行為的影響，建立並驗證再加熱時夾雜轉變的固相擴散模型。
結題摘要
本研究對超低氧添硫特殊鋼中夾雜物提控制提出了新策略，即利用MnS包裹高熔點氧化物質點形成“軟”包“硬”型復相夾雜物，提高切削性能和疲勞壽命。系統研究了復相夾雜物形成時機、氧化物夾雜數量與尺寸的影響以及加熱速率、保溫溫度、保溫時間等因素的影響。結果表明： （1）形成MnS+oxide復相夾雜物有利於降低MnS在軋制方向的長度，當鋼中[S]含量分別為120ppm、30~40ppm之間時，MnS+Oxide復相夾雜物、MnS夾雜物在橫截面方向的尺寸（粗細）平均值分別為2.5μm、3.6μm或分別為2.1μm、2.3μm，復相夾雜物、MnS夾雜物的長寬比分別控制在5.6、9.3與4.2、8.7。即：形成復相夾雜物大幅降低了[S]含量增加對MnS夾雜物評級的影響。另外，夾雜物中Al含量增加、Ca含量降低有利於增加其作為MnS核心的能力； （2）MnS夾雜物在鋼液凝固時析出生成，並且觀察到MnS形成的關鍵時期是在鋼液完全凝固時的極短時間內快速地在樹枝晶主幹之間析出。超低氧條件下尺寸5µm以下的細小氧化物夾雜物易被凝固時的固-液相界面捕捉並在界面處發生碰撞、聚集、長大而成為尺寸超過12μm的夾雜物，不利於MnS在其上異質形核。 （3）耐火材料對氧化物夾雜物的形成有重要影響：MgO質耐火材料的使用是高熔點夾雜物MgO∙Al2O3生成的重要原因；ZrO2坩堝條件下則易形成高CaO的低熔點夾雜物，不利於形成MnS+Oxide復相夾雜物。精煉爐渣中MgO初始含量提高至10%時，有利於形成高熔點夾雜物。 （4）加熱制度對鋼中夾雜物的數量密度有明顯影響。保溫時間增加、保溫溫度增加不利於復相夾雜物的控制。
