2021年, 第33卷, 第8期　刊出日期：2021-08-18

  

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综合论述
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  高锰高铝钢纯净度控制关键技术研究进展

  宋生强1,2，刘东明1,2，王金龙1,2，井润东1,2，薛正良1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 657-565. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210102

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  摘要：汽车轻量化对低密度高锰高铝钢的需求日趋迫切，然而高锰高铝钢的大规模化生产仍受制于纯净度控制技术与连续浇注工艺。首先基于高锰高铝钢的成分特点，阐述了高锰高铝钢的微观组织特征，然后通过热力学模拟了高锰高铝钢中夹杂物的形成与演变规律，分析了不同Al和Mn含量对夹杂物的类型和含量的影响规律，最后总结了近年来国内外学者关于高锰高铝钢中夹杂物形成理论和实验研究，钢中高铝含量显著影响Al2O3、AlN及AlON的竞相析出以及影响MnS等夹杂的析出行为，进而从精炼渣、耐火材料和保护渣角度分析了高锰高铝钢冶炼特点并指出了其纯净度控制的关键方向。
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  高温共聚焦显微镜原位观察非金属夹杂物溶解行为研究进展

  任昶宇1，张立峰2，任英1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 670-680. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210067

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  摘要：总结了高温共聚焦显微镜观察夹杂物在渣中溶解工作原理和非金属夹杂物溶解行为的研究现状和研究方法，探讨了未反应核模型和扩散方程2种常用于研究非金属夹杂物溶解的动力学模型，各类非金属夹杂物的溶解机制，温度、渣成分、夹杂物性质等影响非金属夹杂物溶解行为的因素，在前人研究的基础上得到不同夹杂物的溶解速率公式。指出该领域对于由钙铝酸盐、钙硅酸盐、镁铝尖晶石等由复合化合物构成的夹杂物颗粒研究较少，对铝脱氧钢和硅锰脱氧钢等生产中常用的精炼渣系的研究不够全面的问题，为今后其他学者在该领域的研究提供参考。
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  电渣重熔精炼过程数值模拟研究进展

  王强1,2，王芳3，贺铸1,2，李光强1,2，李宝宽3

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 681-694. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210128

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  摘要：电渣重熔技术在高品质特殊钢的生产中占据重要地位。由于电渣重熔过程的复杂性以及现场测量条件的限制，数值模拟已成为解析其过程现象和机制的必要手段。主要综述了电渣重熔过程数值模拟的研究进展，包括电磁场、流场、传热、凝固、宏观偏析、精炼反应和夹杂物去除等，还涉及到了导电结晶器、旋转电极、加压电渣重熔、电渣接续制备双合金和电渣重熔回收不合格电解金属锰等电渣冶金新技术的数值模拟研究。利用数值模拟可以准确掌握重熔过程中多物理场的耦合作用规律，进而预测电渣锭成分分布，优化电渣锭质量，推动电渣冶金技术的发展。
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  高铝钢用低反应型保护渣成分对其黏度的影响

  莫嵘臻1，张立峰2，任英1，杨文1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 695-708. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210087

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  摘要：汽车轻量化有助于保护环境、节约能源，高铝钢有利于减轻汽车质量同时维持强塑性。但由于连铸过程中传统结晶器保护渣界面反应的制约，高合金钢铸坯质量和操作流畅性受到很大影响，引起裂纹、漏钢等问题。不仅会造成安全事故，还会增加成本。低反应型CaOAl2O3系保护渣相对于传统保护渣，SiO2质量分数在6%~10%之间，［Al］和(SiO2)渣钢界面反应程度显著减弱，具有提高铸坯质量和确保操作顺行的潜力。设计此类保护渣时应该考虑渣钢界面反应、渣中元素向钢液中富集对铸坯质量的影响以及可能的结晶相种类。探讨了低反应型保护渣中成分对黏度变化机制的影响，即熔渣结构的变化、渣系过热度的变化和结晶相的变化。分别讨论了CaO/Al2O3、B2O3、Na2O、Li2O和CaF2在CaOAl2O3渣系中的作用，旨在为满足高铝钢连铸生产的新一代低反应型保护渣系的设计与优化提供思路与便利。
冶炼与加工
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  C-HRA-5含Nb奥氏体耐热钢中氮的溶解行为研究

  李旭泽1，李花兵1,2，杨守星1，冯浩1，姜周华1,2，徐芳泓3

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 709-717. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210097

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  摘要：为实现C-HRA-5含Nb奥氏体耐热钢冶炼过程气相氮合金化精确控制，进行了0.033~0.1MPa氮气压力和1793~1853K下的气相渗氮实验，建立了含Nb耐热钢的氮溶解度模型和气相渗氮动力学模型。结果表明：通过考虑Cr、Ni与Nb对氮活度相互作用系数，含Nb奥氏体耐热钢的氮溶解度模型计算结果和实测值吻合良好，氮溶解度随冶炼温度升高而减小，随氮气压力增大而增大且符合Sieverts定律。气相钢液间的渗氮动力学过程主要受界面化学反应速率控制，氮溶解反应速率常数随温度升高而增大，氮气压力则对其无明显影响，C-HRA-5钢的氮溶解反应速率常数可表示为lgk=2.1-7889/Tcm/(%·s)。
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  真空自耗熔炼过程宏观偏析的数值模拟

  王亚栋1，张立峰2，张健3，周扬3，刘庭耀3，任英1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 718-725. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210110

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  摘要：基于国内某特钢厂真空自耗生产过程，利用ProCAST软件建立三维熔炼模型，研究了不同电流强度和熔速对铸锭熔池形状和宏观偏析的影响规律。铸锭侧面表层基本不发生宏观偏析，铸锭1/4处偏析度约为1.03的正偏析，铸锭中心处由于枝晶沉降形成偏析度为0.96的负偏析。电流强度从4kA增加至8kA，熔滴滴落温度增加，熔池深度加深，熔炼70%时熔池深度分别为64.6和77.4mm。铸锭1/4处和顶部的宏观偏析逐渐加重，铸锭1/4处的偏析度从1.06增加至1.08，铸锭顶部的偏析度从1.07增加至1.13。电极熔速从0.8kg/min增加至2.4kg/min，熔池深度加深，熔炼70%时熔池深度分别为64.6和101.5mm。铸锭顶部的偏析度从1.07增加至1.18。
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  精炼渣与高锰高铝钢液的相互作用

  赵吉轩1，朱航宇1,2，王伟胜1，宋明明2，李建立1，薛正良1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 726-733. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210014

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  摘要：为了研究精炼渣与高锰高铝钢液相互作用规律，以CaO-5%SiO2-Al2O3-8%MgO精炼渣与Fe-15Mn-10Al-0.7C高锰高铝钢液在1600℃的渣金反应为研究对象，分别在渣金反应5、15、30、60和90min时取钢样和渣样，通过钢液和渣成分变化进行了渣金反应动力学计算。结果表明：整个渣金反应过程中，钢液中［Al］和渣中SiO2不断降低、渣中Al2O3不断增加；精炼渣与高锰高铝钢液反应前期限制性环节为［Al］在边界层的传质，反应后期渣成分发生改变、黏度升高以及渣中固相颗粒形成，使得SiO2在渣中的传质条件恶化，SiO2向反应界面的传质成为渣金反应的速率限制环节；精炼渣与高锰高铝钢反应分3个阶段：初期反应剧烈、中期渣金界面形成尖晶石层并阻碍渣金反应、后期反应趋于稳定。
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  高级别车轮钢BOF-RH-CC工艺技术研究与实践

  刘延强1，张丙龙1,2，李向奎1，乔焕山1，田贵昌1，姜敏2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 734-743. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210109

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  摘要：为了进一步提高生产效率、降低生产成本，同时减少大尺寸夹杂物超标，提出了采用“BOF-RH-CC”路线生产车轮钢工艺。通过系统地实验室试验与工业试验，研究了“BOF-RH-CC”工艺路线下的硫含量、温度以及夹杂物控制等关键技术问题。结果表明：在KR工序通过采用新型脱硫剂，可以将84%炉次的铁水硫的质量分数控制在10×10-6以下；在转炉工序回硫主要影响因素为KR脱硫渣，当扒渣率为95%时，KR渣带硫量占入炉总硫量比例达到了26.7%，而当扒渣率在99%时，KR渣对转炉回硫仅占6.8%，应当保证KR处理后顶渣去除率控制在99%以上；在精炼RH工序当RH吹氧升温量不大于100m3，不仅满足温度要求，同时也达到了洁净度的要求；在低氧条件下将夹杂物控制为高熔点且不易变形的CaS-Al2O3类夹杂，降低了钢种大尺寸夹杂的数量。通过上述研究，在“BOF—RH—CC”工艺路线下，可将成品钢中硫的质量分数和TO的质量分数分别控制在20×10-6和12×10-6以下，同时钢中大尺寸夹杂物数量降低了50%，满足钢种对硫含量、温度及夹杂物的要求，实现了该工艺的稳定控制。
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  电流对电渣重熔过程多场耦合行为和凝固参数影响的数值模拟

  于新皓1，王傲2，刘福斌1，姜周华1，李花兵1，耿鑫1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 744-751. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210104

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  摘要：利用了FLUENT软件建立了电渣重熔（ESR）过程二维轴对称瞬态模型。使用有限体积法求解耦合的电磁场、动量和能量守恒方程，铸锭的凝固过程由焓多孔介质模型处理，系统地研究了电流对电渣重熔GH984G凝固过程多场耦合行为和凝固参数的影响规律。模拟结果表明：电流由2.3kA增大为2.5kA，体系中电流密度、磁感应强度、洛伦兹力和焦耳热均增大；进而导致了熔渣流速增大，渣池和金属熔池温度增大，熔池变深；铸锭的一次和二次枝晶间距也相应增大，相对瑞利数增加，黑斑形成趋势也随之增大；计算结果与实验结果吻合较好。
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  15-5PH不锈钢大型锻件冶炼脱氧工艺研究

  詹中华1，张延玲1，成国光1，张威风1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 752-758. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210010

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  摘要：以实际工艺流程50t EBT-VOD-LF-VC冶炼15-5PH不锈钢为背景，通过FactSage 8.0和经典Wagner模型研究冶炼硅铝复合脱氧过程中钢液中的铝含量、炉渣组成以及冶炼温度等因素对钢液中氧含量的影响进行了热力学研究。结果表明：Al-Si复合脱氧为15-5PH不锈钢冶炼过程中的最佳脱氧工艺，为了保证脱氧的冶炼效果，应控制钢液中的酸溶铝的质量分数在0.015%左右；降低冶炼温度有利于降低钢液平衡氧含量；考虑炉渣的物理性能和钢渣界面平衡反应得出脱氧工艺的最优炉渣成分，碱度为2.5~3.0，w（(Cr2O3)）=0.5%，w（(Al2O3)）=20%，w（(MgO)）=5%，w（(CaF2)）=5%；经过工艺优化后生产的15.5PH不锈钢中氧含量明显降低，均满足产品要求，炉渣碱度对平衡氧含量和实际生产全氧含量的影响规律基本相同。
材料研究
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  P92大规格钢锭锻制管坯穿管断裂致因分析

  李成斌1，蒋鹏2，刘君2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 759-647. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210099

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  摘要：某钢厂生产的P92大规格钢锭锻制管坯常出现穿管后产生裂纹的现象，为了探究裂纹产生的原因，在断裂管坯裂纹及附近区域取样，使用金相显微镜与扫描电镜分析裂纹宏观形貌和成分，并进行夹杂物评级与成分分布分析，对无裂纹产品进行高温拉伸试验，考察热制度是否合理。结果表明:穿管断裂样品均存在夹杂物评级超标的问题，未能在精炼过程上浮去除的脱氧产物与卷渣形成的大型夹杂物在穿管过程中引起应力集中，导致裂纹萌生、扩展。针对脱氧产物未被去除的问题，对钙质脱氧剂和铝脱氧剂的加入量进行调整，并延长RH处理结束的弱搅拌时间。针对卷渣带入的夹杂物，对保护渣成分进行优化，选用低熔点保护渣。结果表明这些措施较好地解决了裂纹萌生的问题，产品夹杂物评级合格，大尺寸夹杂物数量大为减少。
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  无取向电工钢WG350生产过程中夹杂物的行为与控制

  赖朝彬1，赖籽屹1，冯小明2，李杰1，余小琴2，杨小刚1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 767-774. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210098

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  摘要：为了更好地控制WG350无取向电工钢中的夹杂物，采用扫描电子显微镜、Aspex系统分析了精炼、连铸过程和成品板中夹杂物的类型、数量及尺寸的演变规律。结果表明，氩站开始出现大尺寸含P复合夹杂物，该类型夹杂物大部分在RH脱碳后会上浮去除。RH加铝脱氧时生成的Al2O3以团簇状和块状为主，前者尺寸范围为0.5~5μm且大部分被去除，而块状Al2O3会一直遗留至成品中。RH合金化后，钢液中夹杂物数量达到最大，夹杂物类型除Al2O3外，主要还有复合氧化物、复合氧硫化物。成品板中夹杂物种类及数量关系为：氧硫化物＞氧化物＞氮化物＞氮化物+氧化物＞氮化物+硫化物＞氮氧硫复合物＞硫化物。钢中氧硫(质量分数)由49×10-6降低至13×10-6时，夹杂物种类及数量均会大幅度减少。
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  镁对20MnCr5齿轮钢中夹杂物的改质研究

  张浩1，刘年富1，胡芳忠2，金国忠2，沈平1，付建勋1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 775-783. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210090

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  摘要：20MnCr5齿轮钢通常有较好的疲劳性能及切削性能，而钢中夹杂物是影响这些性能的重要因素。为了研究镁对20MnCr5齿轮钢中夹杂物的改质行为和规律，开展了相应的工业实验，采用金相显微镜、扫描电镜以及非水溶液电解腐蚀技术对铸坯和轧材进行了分析。结果表明：镁处理后，钢液更加洁净，夹杂物数量变少，尺寸也变小；以Al2O3为核心外围包裹着MnS的复合夹杂,转变为以MgO·Al2O3为核心外围包裹着MnS的复合夹杂物，且复合夹杂物的占比从4.2%提高到8.3%。对轧材进行分析，发现镁的加入使20MnCr5轧材中长条状的硫化物更加短小弥散，硫化物的细系评级从2.5级显著降低到1.5级；由于复合夹杂物内部硬质MgO·Al2O3核心抑制了轧制过程中夹杂物的变形，使夹杂物保持球形或椭球形。
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  过热度对高碳钢小方坯宏观偏析影响研究

  张彦辉1，王亚栋1，张立峰2，杨文1，任英1，张东升3

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 784-791. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210103

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  摘要：基于国内某厂高碳钢小方坯连铸生产过程，首先利用ProCAST软件进行过热度对连铸坯宏观偏析影响的模拟研究，然后对过热度分别为44、39和28℃的连铸坯横断面和纵截面进行宏观偏析和疏松缩孔的研究。模拟结果表明:连铸坯横断面中心碳偏析随着过热度的增加不断增大，过热度超过25℃时，连铸坯横断面中心碳偏析度更加严重；试验结果表明，过热度分别为44、39和28℃ 的连铸坯横断面中心碳最大偏析度分别为1.39、1.32和1.06。结合模拟结果能够有效指导实际生产过程中连铸参数的调整，过热度越高，连铸坯中心碳偏析、条带状疏松缩孔越严重，为了降低连铸坯宏观偏析，建议将过热度控制在25~30℃。
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  Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响

  鲍道华，黄宇，成国光，乔通，代卫星

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 792-800. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210094

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  摘要：为了更好地研究Ce含量对H13钢中稀土夹杂物析出行为的影响，通过SEM、EDS和夹杂物自动分析系统观察和统计了稀土夹杂物的类型、形貌、数量及尺寸，并利用Factsage 80热力学软件计算了稀土夹杂物的析出过程和析出规律。结果表明，不同Ce含量下H13钢中稀土夹杂物的形貌与类型相同，主要为Ce-O、Ce-O-S和Ce-S三大类，尺寸以小于5μm为主，形貌以球形和类球形为主；Ce含量会显著影响稀土夹杂物的尺寸与数量，当Ce质量分数为0.031%时，稀土夹杂物的平均尺寸和数量密度分别降至2.32μm和484mm-2，Ce含量过高反而会增加稀土夹杂物的平均尺寸和密度；不同Ce含量下，稀土夹杂物的析出规律相同，Ce-O和Ce-O-S主要在钢液中生成，Ce-S主要在凝固过程中析出，且Ce-O更多地位于晶界处；热力学计算结果表明，稀土夹杂物生成类型和数量受O含量影响。
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  含Y2O3电渣重熔渣系对CLAM钢组织及力学性能的影响

  战东平1，屈乐欣1，王东伟1，姜周华1，张慧书2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 801-806. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210100

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  摘 要：利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射仪、透射电镜等分析手段研究了不同含Y2O3渣系对Y-CLAM钢组织和性能的影响。结果表明：相比于70CaF2-30Y2O3渣系电渣重熔后的Y1-CLAM钢，经40CaF2-30CaO-30Y2O3渣系电渣重熔后的Y2-CLAM钢具有更高质量分数的Y，即适度提高渣系中CaO质量分数可提高Y-CLAM钢中Y元素收得率；在相同的热处理制度下，Y1-CLAM钢和Y2-CLAM钢均为回火马氏体组织；2炉实验钢晶粒尺寸、抗拉强度、屈服强度和伸长率相近，但Y2-CLAM钢室温冲击功明显高于Y1-CLAM钢；Y2-CLAM钢韧脆转变温度（DBTT）比Y1-CLAM钢降低了12℃。
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  硼微合金化对6Mo超级奥氏体不锈钢微观组织及耐蚀性影响

  高涛1，王剑1，李花兵2，白晋钢3，韩培德1，姜周华2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 807-819. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210108

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  摘要：综述了6Mo超级奥氏体不锈钢凝固、热加工和热处理阶段的微观组织演化规律，并分析了合金元素对Mo偏析和σ相析出及耐蚀性能的影响规律。结合作者前期工作，重点分析了微合金化元素硼对其凝固阶段Mo偏析、热加工和热处理阶段σ相析出以及耐蚀性能的影响。硼抑制热加工过程中σ相的析出，减小析出相数量和尺寸，有利于热塑性提高；同时还可促使钝化膜表面形成富铬和富Mo氧化物，加速基体表面钝化膜致密化，且减缓晶界处贫Cr和贫Mo区，提高耐蚀性。
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  稀土Ce对18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热压缩性能的影响

  富晓阳1,2，杨吉春1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 820-827. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210107

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  摘要：采用Gleeble-1500D 热模拟机对加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢进行热压缩测试，测定变形温度为1273~1473K和应变速率为0.01~10s-1时热变形的应力应变曲线，采用ZenerHollomon参数法构建高温本构方程，计算能量耗散图，并且采用场发射扫描电镜对高温变形组织进行研究。结果表明：加入质量分数0.0063%Ce的18Cr-5Ni-4Cu-N奥氏体不锈钢热变形激活能为437.85kJ/mol，与未加稀土试验钢的变形激活能数值相比没有明显差异；能量耗损图表明加入质量分数0.0063%Ce的试验钢热加工最优区域范围为1370~1473K的温度范围内应变速率大于1s-1，峰值效率大于0.2的区域；钢中的稀土复合夹杂随基体产生塑性变形改善了试验钢的加工性能。
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  Nb微合金化对齿轮钢高温渗碳奥氏体晶粒度的影响

  刘华松1，董延楠1，郑宏光2，兰鹏1，柳向椿2，张家泉1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 828-838. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210106

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  摘要：通过Nb微合金化提高渗碳温度是当前发展高端齿轮钢的重要思路。以20Cr钢为基准成分，通过实验室熔炼、锻造以及977~1134℃范围内高温伪渗碳实验，研究了0.02%、0.04%、0.06%、0.08%等不同Nb质量分数下渗碳后的奥氏体晶粒结构。在此基础上，依据热力学计算及析出颗粒熟化模型，对AlN、Nb(C,N)颗粒的钉扎强度进行估算并与晶粒尺寸建立联系，得到了适用于含Al、Nb齿轮钢的奥氏体晶粒度控制预测模型。最后，依据此模型分析了Nb含量对20Cr钢渗碳温度的影响，并基于高温渗碳目标提出了Nb微合金化的成分建议。
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  Ce和退火对U75V钢中MnS夹杂物的影响

  任磊1,2，张海南1,2，曹建强1,2，杨吉春1,2，富晓阳1,2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 839-850. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210084

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  摘要：以U75V重轨钢为实验钢种，分别研究了热处理、稀土处理及二者共同处理对钢中MnS夹杂物的影响。结果表明：原始U75V钢中主要有3类夹杂物，即纯MnS、Al2O3-SiO2-CaO-MnO复合夹杂和MnS半包裹的Al2O3-SiO2-CaO复合夹杂，其平均长宽比为3.3，平均尺寸为4.5μm。经加热至1200℃保温2h再水冷后，钢中夹杂物的种类和成分没发生变化，但是球化作用显著，平均长宽比降为1.3，降低了约61%，平均尺寸也有所减少，减少了约25%；添加微量稀土Ce后，夹杂物种类和成分均复杂化，除了纯MnS以外，还发现了另外3种不同形态的含Ce夹杂物。与原始U75V相比，添加Ce后，夹杂物球化作用与退火处理效果相当，平均长宽比降为1.4，降低了约58%，但是对平均尺寸减小作用甚微，只减小了9%；进一步地，对添加Ce后的实验钢进行1200℃保温2h再水冷，夹杂物球化率没有变化，即平均长宽比仍为1.4。但是夹杂物平均尺寸进一步减小，与原始U75V钢相比，减小了1.4μm（约31%）。与单一添加稀土Ce的钢相比，夹杂物平均尺寸也减小了1μm（约24%）。仅就夹杂物球化率即降低长宽比来说，退火和添加稀土2种处理方式的效果相同，考虑其节能环保因素，后者更具明显优势。另一方面，从夹杂物细化方面来说，单一添加稀土Ce在本实验条件下效果不明显，要想使夹杂物尺寸更小，需要添加Ce结合热处理对U75V钢进行综合处理。
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  2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷的特征及成因分析

  乔通，黄宇，成国光，鲍道华，代卫星

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 851-861. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210072

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  摘要：针对2507双相不锈钢热轧板表面起皮缺陷问题，通过对热轧板取样，使用光学显微镜、扫描电镜和能谱仪观察起皮缺陷处表面，并进一步对基体处进行了观察，对比了两者金相组织特点以及物相组成，分析了起皮缺陷的成因及形成过程。研究发现：起皮缺陷处组织变形流向与基体明显不同，铁素体体积分数为8397%，显著高于其基体的6233%，认为是热轧过程中皮下有害夹杂物加重组织变形所致；在起皮缺陷处发现了大量不同于基体部分的高熔点大尺寸夹杂物，如硅氧化物、硅铝氧化物以及簇状钙镁硅氧化物，认为微裂纹是由于这些夹杂物与基体变形不协调所致，裂纹进一步扩展形成起皮缺陷。基于以上研究结果，提出了2507热轧板起皮缺陷形成机制。
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  新型耐高温磨损钢板组织性能与高温磨损行为研究

  李成儒1，邓想涛1，梁亮1,2，刘红艳1,3，王昭东1

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 862-870. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210120

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  摘要：随着低合金耐磨钢应用领域逐渐增加，对其中高温条件下的耐磨性能提出了要求。通过成分设计、控制轧制和离线热处理工艺制备了一种Mo、V合金化新型低合金高温耐磨钢。初步探索了其在300~500℃温度范围的高温磨损行为和组织演变，并与同硬度级别的商用常规耐磨钢NM450进行了对比分析。结果表明：通过添加Mo和V等元素可以抑制位错密度降低、板条合并以及渗碳体析出、长大过程，提高了高温耐磨钢的高温强度等力学性能，从而提高了其高温磨损性能。300、400、500℃温度的磨损性能分别是常规NM450的1.5、1.4和2.2倍左右。300到500℃的磨损机制由磨料磨损向氧化磨损和塑性变形转变。高温耐磨钢高温屈服强度相对更高，塑性变形更小。
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  核电用CF8A不锈钢大型铸件表面探伤缺陷的成因及控制

  王启明1，成国光1，李璟宇1，窦文哲2，胡学文2

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 871-879. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210095

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  摘要：CF8A不锈钢由于具有良好的耐蚀性和强韧性等优点，被用于铸造压水堆核电站主回路系统中循环泵的泵体，但铸件常出现表面探伤不合问题。通过对铸件表面探伤不合区域取样，并跟踪冶炼全流程取样，利用扫描电镜、能谱仪观察缺陷类型和夹杂物演变行为；结合Factsage软件计算，研究缺陷成因及控制方法。CF8A不锈钢冶炼过程中，AOD出钢前夹杂物主要为尖晶石；Ca处理后夹杂物主要为液态或双相CaO-Al2O3-MgO(-SiO2)夹杂；浇钢结束前，钢液中出现尖晶石和氧化铝夹杂；凝固过程中富氧化铝夹杂在铸件表面聚合造成铸件表面探伤不合。因此，控制钢液中Al元素的质量分数在0.01%左右，钙元素的质量分数在20×10-6~30×10-6左右，合理控制炉渣中SiO2和Al2O3的含量，可以减少氧化铝类夹杂的生成，提高铸件表面探伤合格率。
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  含钛中碳钢中钛氧化物析出热力学分析

  钟巍1,2，操瑞宏2,3，凌海涛3，常立忠3，仇圣桃1,3

  钢铁研究学报. 2021, 33(8): 880-890. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001-0963.20210124

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  摘要：以含钛中碳钢为研究对象，从热力学的角度分析了含钛中碳钢中钛氧化物析出行为，结果表明：浇注温度为（1535±10）℃且钢中溶解氧含量大于0.003%（质量分数，余同）时，低钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3，生成TiO2、TiO夹杂的可能性较小；高钛中碳钢中的溶解Ti可与钢中的溶解氧反应生成Ti3O5、Ti2O3、TiO2和TiO夹杂；同时钢中的溶解Ti能够还原钢中的SiO2、MnO、Cr2O3夹杂物并生成TiO2夹杂；低钛中碳钢中不会生成TiC、TiN、TiS和Ti4C2S2夹杂；高钛中碳钢中可能会生成TiN和Ti4C2S2夹杂。对于低钛中碳钢，控制钢中较低的溶解氧含量（<0.002%），对于高钛中碳钢，控制钢中较低的溶解氧含量（<0.0007%）及较少的Cr2O3、MnO、SiO2夹杂数量，可有效抑制含钛中碳钢中高熔点含钛夹杂物的生成，实现中碳钢低成本钛合金化及相关连铸工艺开发。