2019年, 第31卷, 第5期　刊出日期：2019-05-25

  

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冶炼与加工
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  固体CaO在3CaO·P2O52CaO·SiO2饱和熔渣中的溶解及反应机理

  周进东，黄治成

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 425-432. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180210

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  摘要：为了深入了解非均相脱磷剂中固体CaO在3CaO·P2O5-2CaO·SiO2（C2S-C3P）饱和熔渣中的溶解及反应机理，采用静态浸入法和旋转圆柱法研究固体CaO在C2S-C3P饱和CaO-SiO2-FetO-P2O5（10%）渣中的溶解行为，运用FESEM/BSEDEDS对固体CaO和熔渣界面进行了观察，分析了固体CaO与C2S-C3P饱和熔渣间的反应机理。结果表明，加强对熔池的搅拌，能够加快固体CaO在熔渣中的侵蚀速度和溶解速度；发现了固体CaO在饱和熔渣中的溶解数量受熔渣中FeO通过边界层向固体内部渗透深度的影响，FeO渗透深度越深，溶解越多；固体CaO先与熔渣中的硅和磷反应生成磷含量低的C2S-C3P固溶体，待一段时间后，最终生成磷含量高的Ca5(PO4)2SiO4。
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  碳饱和铁水中TiC/N析出热力学研究

  高雷章，马通祥，胡丽文，吕学伟，扈玫珑

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 433-439. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.096-20180229

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  摘要：高炉原料中添加一定量的含钛原料是有效延长高炉寿命的方法之一，钛溶解度与温度间热力学关系是指导含钛铁水有效护炉的理论依据。以某钢厂生铁和商业钛铁合金为原料，制备得到含钛铁液，利用高温共聚焦显微镜（CSLM）进行高熔点物相TiC/N在线析出研究，从而获得铁水中钛的溶解度与温度的对应关系。研究结果表明，当生铁中钛的质量分数分别为0.31%、0.36%和0.47%时，对应的析出温度分别为1715.1、1745.1和1814.1K。氮分压为105Pa时，钛的质量分数分别为0.07%、0.11%和0.25%的铁液中TiC/N析出温度分别为1535.6、1594.3和1729.8K。得到熔融生铁中，钛的活度系数与TiC析出温度之间的关系式；同理，氮分压为105Pa时，得到了钛的活度系数与温度间的关系式。
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  碱度对细粒级铁矿粉球团性能的影响

  范建军，郭宇峰，臧龙，史永林，李昊堃，郑富强

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 440-445. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180285

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  摘要：为了研究配加石灰石粉，球团矿碱度提高后其性能的变化，以细粒级铁矿粉为铁料开展了试验。结果表明，二元碱度（w（CaO）/w（SiO2））由基准期的0.2提高到0.4、0.6、0.8、1.0、1.2、1.4后，生球性能没有发生明显的变化，其适宜的预热温度保持不变，而其焙烧温度可降低20℃。随着碱度的提高，其焙烧球抗压强度呈升高趋势，当球团矿碱度为1.2时，达到最大值。冶金性能试验结果表明，随着碱度的提高，球团矿的还原度呈升高趋势，当碱度达到0.8时，还原膨胀率达到最大值。
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  w(SiO2)/w(V2O3)对含钒炉渣熔化温度及黏度的影响

  周振宇，唐萍，侯自兵，文光华

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 446-451. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180236

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  摘要：为了对转炉提钒冶炼过程含钒炉渣熔化和流动性进行合理的控制，采用半球点法和内旋转黏度法分别测试了含钒炉渣熔化温度和黏度，采用XRD测试了含钒炉渣的物相，并采用综合碱度（BI′）反映渣中酸碱氧化物平衡关系。结果表明，在FeO质量分数一定的条件下，随着w（SiO2）/w（V2O3）增大，综合碱度由BI′>1单调下降至BI′<1，含钒炉渣熔化温度先降低后升高；随着FeO质量分数的增加，熔化温度最低点对应的w（SiO2）/w（V2O3）增大。随着w（SiO2）/w（V2O3）增大，黏度随温度变化的趋势变缓，高温熔融态含钒炉渣黏度增大，低温阶段黏度减小。综合考虑黏度对钢渣界面反应和钒渣流失的影响，FeO质量分数为44%时含钒炉渣w（SiO2）/w（V2O3）应控制为0.7。
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  2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的形成机制

  陈兴润，成国光，惠恺，潘吉祥，李璟宇

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 452-459. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180247

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  摘要：为了研究2205双相不锈钢连铸过程中夹杂物的特征及形成机制，从2205双相不锈钢连铸中间包和板坯上分别取试样，利用扫描电镜分析夹杂物的类型及形貌特征，并结合热力学计算探讨夹杂物的演变规律及其形成原因。结果表明，2205双相不锈钢中间包中存在大于10μm的夹杂物，中间包中夹杂物类型主要为CaOAl2O3和CaOAl2O3MgO球形夹杂物，板坯中夹杂物尺寸都小于10μm，板坯中CaOAl2O3和CaOAl2O3MgO球形夹杂物外面包裹了一层TiN。错配度和热力学计算表明凝固过程中CaOAl2O3和CaOAl2O3MgO球形夹杂物为TiN的析出提供了形核质点。
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  薄壁无缝钢管顶管过程拉凹缺陷研究

  尹元德，杨青青，王纯凯，汪龙，李修叶

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 460-467. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180251

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  摘要：为了解决CPE顶管机组轧制薄壁无缝管实际生产中出现的管壁拉凹问题，基于某钢管公司114mm CPE顶管机组的装备和工艺条件，借助于有限元分析软件Simufact，对42CrMo4钢管典型规格111mm×435mm顶管过程的辊模力、各机架轧件出口壁厚、应力应变及相对滑动速度进行了分析。结果表明，顶管过程中，减壁量较大的机架之间存在张力作用，机架减壁量越大，轧件在辊缝处壁厚减薄量越大；轧件在辊缝处所受到的轴向应力均为拉应力，在靠近轧件头部一段距离内轧件所受到的轴向拉应力较大，发生壁厚拉凹的倾向性增大。机架过大的减壁量和减壁率引起的轧件沿孔型宽度方向的严重不均匀变形、机架间大的张力及芯棒与轧件间过大的速度差引起的芯棒拽入力是顶管过程管壁拉凹缺陷产生的主要原因。
材料研究
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  Ms以下温度等温淬火对中碳贝氏体钢相变和性能影响

  田俊羽，徐光，黄浩，陈光辉，胡海江

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 468-474. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180215

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  摘要：设计了马氏体起始相变温度（Ms）以上和以下2个不同温度等温淬火试验，结合热膨胀仪、扫描电镜显微组织、X光衍射和拉伸试验等试验手段，研究了对比于Ms以上温度等温淬火试验，Ms以下等温淬火对中碳贝氏体钢相变、组织和性能的影响。结果表明，贝氏体相变可以发生在Ms温度以下，且其相变动力学被明显促进。相比于Ms以上温度等温淬火，Ms温度以下等温淬火虽然可以加速相变动力学，但导致强度和伸长率下降，因此降低了最终的力学性能。这主要是因为Ms温度以下等温淬火试样组织内部出现了大量的回火无热马氏体（AM）和少量的贝氏体和残余奥氏体（RA）。因此，Ms温度以下等温淬火热处理后的组织性能未必优于Ms温度以上等温处理后组织性能，这主要取决于具体的成分和工艺。
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  高氮不锈轴承钢高温旋弯疲劳性能及损伤机制

  吝欢，杨卯生，舒佰坡，李建新，罗志强

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 475-484. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180272

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  摘要：40Cr15Mo2VN高氮不锈钢在300、400℃条件下旋转弯曲疲劳试验，结果表明，300℃条件下安全疲劳极限强度为787MPa，400℃条件下疲劳极限强度为860MPa，300℃条件下安全疲劳极限较400℃下降85%。通过SEM观察断口发现，疲劳破坏类型均为表面缺陷起裂、夹杂物起裂及基体孔洞起裂。高温下，碳化物、晶界等在热力耦合作用下成为孔洞形核的位置，孔洞长大连接成微裂纹，成为裂纹萌生扩展的主要原因，300较400℃条件下安全疲劳极限下降的主要原因是蠕变孔洞聚集程度高，容易连接成微裂纹，导致疲劳失效。
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  DP980+Z烘烤硬化值与退火温度的关系

  郑晓飞，康永林，巫雪松

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 485-490. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180225

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  摘要：为了研究退火温度对镀锌DP980+Z烘烤硬化值的影响，退火温度控制在760～820℃之间，系统分析退火温度对烘烤硬化值的影响。通过准静态拉伸试验机测量烘烤硬化值及抗拉强度，采用lepara试剂对组织中的马氏体进行着色，利用金相显微镜及图像处理软件测量马氏体的体积分数；采用扫描电镜观察DP980+Z的双相组织特点，并且将组织图片通过CAD转化成有限元图进行网格划分，建立代表性体积单元（RVE），通过有限元分析铁素体、马氏体强度对烘烤硬化值的影响。在同样的变形量情况下，DP980+Z的原始屈服强度越高，烘烤硬化值越高。
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  轧制复合厚钢板的界面组织及力学性能

  张亚樵，于涛，井玉安，代自莹，于伟达

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 491-499. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180213

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  摘要：以Q345钢为原料，采用组坯抽真空热轧复合的方法制备了55mm的厚板，利用OM和SEM观察界面微观组织，结果表明，基体和复合界面组织均为珠光体+铁素体，再结晶细化晶粒效果显著。随累计压下率的增加，界面缺陷减少，界面结合强度提高，当累计压下率达到66.0%时，界面剪切强度达到321MPa，Z向抗拉强度达到520MPa，断后伸长率最高达到39.5%，满足GB/T 1591—2008《低合金高强度钢》的要求。但复合界面经强酸深度腐蚀后，即使经多道次轧制变形，其仍然存在被强酸腐蚀的痕迹；同时，冲击试验结果表明，复合界面的冲击功低于母材的冲击功。
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  Cr12Mo1V1钢组织的高温转变行为

  刘继浩，迟宏宵，曹建春，周健，马党参，林鹏

  钢铁研究学报. 2019, 31(5): 500-506. https://doi.org/10.13228/j.boyuan.issn1001.0963-20180261

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  摘要：使用高温金相技术观察研究了Cr12Mo1V1模具钢加热至950和1200℃的升温过程、保温过程和冷却过程中的组织转变和碳化物溶解情况。试验结果表明，升温过程中，铁素体组织会呈现黑色，随着温度升高，会发生铁素体向奥氏体转变，在高温金相中表现为黑色组织向灰白色组织转变；保温过程中，将会发生碳化物明显溶解现象，在高温金相中，碳化物溶解呈现黑色颗粒尺寸逐渐增大，数量逐渐减少的现象，大颗粒共晶碳化物将会发生溶断和粒化；冷却过程中会发生马氏体转变，随着奥氏体化温度的升高，马氏体的结构会更细。