《鎂在超高強度鋼中的加壓冶金理論和微合金化機理研究》是依託東北大學，由龔偉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：鎂在超高強度鋼中的加壓冶金理論和微合金化機理研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：龔偉
- 依託單位：東北大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
低合金超高強度鋼以其高強度和優良綜合性能成為航空、航天等高科技領域的首選材料，韌性不高是制約此類鋼大規模套用的最關鍵因素。項目通過研究不同壓力和溫度下超高強度鋼液鎂合金化、凝固過程中鎂的溶解及氣泡逸出的熱力學和動力學，建立鋼液中鎂溶解度與成分、溫度、壓力的定量計算模型。以加壓感應爐和電渣重熔技術為基本冶煉手段。通過分析鎂處理超高強度中的夾雜物性質（成分、形態、尺寸和分布等）、及巨觀斷口形貌以及微觀上夾雜物附近裂紋生長行為和斷裂機理，研究夾雜物對鋼的衝擊韌性、斷裂韌性等力學行為的影響，得出夾雜物對鋼力學行為的影響機理。並通過研究鎂對超高強度鋼晶粒尺寸和晶界強化作用，結合鎂對超高強度鋼力學性能的影響規律和相關機理的深入研究，揭示鎂在超高強度鋼中的微合金化機理。為超高強度鋼鎂處理過程的鎂合金化方法、夾雜物控制、組織和性能控制、生產工藝選擇提供理論依據，並提出鎂處理鋼加壓冶金理論。
結題摘要
鎂元素在鋼中具有淨化鋼液、變質夾雜和微合金化的作用，用鎂來提高鋼材韌性，具有十分重要的意義。 以超高強度鋼300M和冷作模具鋼D2為研究鋼種，套用電阻爐、真空感應爐和加壓感應爐等冶煉手段開展了鎂處理鋼的實驗。採用金相顯微鏡、掃描電鏡、室溫衝擊及室溫拉伸和高溫拉伸等實驗方法對實驗結果進行分析。 300M鋼隨著鎂的加入，鋼中夾雜物數量和平均直徑呈逐漸減小的趨勢，更容易生成細小的夾雜物。隨著鎂加入量的增加，夾雜物中鎂的質量分數也逐漸增加。夾雜物成分按照Al2O3→MgO•Al2O3-MnS→ MgO•Al2O3-MgS-MnS→ MgO-MgS 順序轉變。但是鎂對提高300M鋼的斷裂韌性作用不明顯。 D2鋼經鎂變質處理後，夾雜物的尺寸減小，夾雜物可以由Al2O3轉變為MgO•Al2O3，當鎂質量分數達到一定值時，可生成穩定的MgO、MgS夾雜物。鎂可以細化高碳鋼鑄態組織，減少鋼中的粗大一次枝晶的數量，抑制奧氏體晶粒長大。 加壓和真空熔煉實驗表明，鎂處理後D2冷作模具鋼鑄態試樣鋼中碳化物分布均勻，基體的連續性增加，球化退火後碳化物細小、彌散分布，減少了異常大尺寸碳化物。鎂對模具鋼的高溫強度影響小，但可以顯著提高其熱塑性，鎂對模具鋼的熱塑性的影響隨溫度的升高而提高。 加壓熔煉結果表明，採用惰性氣體提高體系內的壓力可以顯著促進鎂在鋼液中的溶解。
