国家自然科学基金(51274032) 作品数:16 被引量:58 H指数:5 相关作者: 孙彦辉 曾亚南 艾西 马志飞 蔡开科 更多>> 相关机构: 北京科技大学 河北钢铁集团石家庄钢铁有限责任公司 河北联合大学 更多>> 发文基金: 国家自然科学基金 更多>> 相关领域: 冶金工程 金属学及工艺 一般工业技术 更多>>
Nb-Ti微合金化超低碳钢析出物热力学分析及对热塑性影响 被引量:1 2014年 建立了基于双亚点阵模型的(Nb_xTi_(1-x))(C_yN_(1-y))复合热力学模型,并计算了1 023~1 623 K时Nb-Ti微合金化超低碳钢(/%:0.02C,0.12Si,1.70Mn,0.012P,0.004S,0.101Nb,0.009Ti,0.010Als)的析出相中各组分的摩尔分数、占位比以及析出顺序。通过Gleeble热模拟机、透射电镜和能谱分析仪研究了析出物对该钢230 mm铸坯热塑性的影响和验证所建立的热力学模型。结果表明,1 523 K时,钢中Nb、Ti的固溶摩尔分数分别为5.4×10^(-4)和3.87×10^(-5),降至1 023 K时,Nb、Ti固溶含量趋于0。随温度降低析出物中Ti、N占位比逐渐下降,而Nb、C占位比逐步上升,析出物的演变顺序为Nb_(0.315)Ti_(0.685)C_(0.02)N_(0.98)、(Nb_xTi_(1-x))(C_yN_(1-y))、Nb_(0.85)Ti_(0.15)C_(0.71)N_(0.29),计算值与实验结果基本吻合。析出物尺寸小于60 nm,数量高于5个/μm^2时,铸坯热塑性明显降低;1 241 K钢的抗拉强度临界应力为63.8 MPa,裂纹易形成;同时,Gleeble试样断口处发现Al、Si、Mn、Nb、Ti在晶界处富集,碳氮化物引起空洞,应力作用下形成裂纹。因此连铸过程的铸坯矫直温度应≥1 241 K。 曾亚南 孙彦辉 马志飞 徐蕊 艾西关键词:析出物 热力学模型 铸坯 热塑性 中碳铝镇静钢钙处理夹杂物控制的热力学研究 被引量:1 2014年 从热力学方面分析铝脱氧钢中Al2O3、MgO·Al2O3夹杂物变性机理及夹杂物中CaS合理控制的条件。热力学研究发现T=1 873 K,w[Al]=0.02%时,需要使钢中w[Ca]为20×10-6时,高熔点的Al2O3转变为液态的12CaO·7Al2O3,此时为避免钢中析出CaS,需使钢中的w[S]〈0.008%。T=1 873 K,w[Al]=0.02%时,生成MgO·Al2O3所需要的w[Mg]为(0.3~10)×10-6,但只需钢中钙含量为1×10-6就能将MgO·Al2O3变性为CaO·Al2O3液态夹杂。由于反应时间和MgO·Al2O3尺寸大小不同,钢中形成部分外围为液态钙铝酸盐,内部为MgO·Al2O3的未完全变性的球形夹杂。 马志飞 张永宁 赵勇 孙彦辉 徐蕊 胡文豪关键词:钙处理 镁铝尖晶石 亚包晶钢Q345B连铸大方坯表面裂纹原因分析 被引量:2 2013年 针对国内某钢厂利用电炉-LF-VD流程生产的亚包晶钢Q345B铸坯及轧材表面存在大量缺陷的现状,利用光学显微镜、扫描电镜以及能谱分析仪对铸坯表面裂纹进行了分析,并对析出物进行热力学计算,以此来分析出该钢种的铸坯产生裂纹的原因。研究结果表明:裂纹附近存在脱碳层及铁索体膜;裂纹处发现P、S富集及AI、Mg、Ca、Si等元素的夹杂物破坏了钢基体的连续性;保护渣及析出物对铸坯表面质量影响严重。为了防止缺陷的发生,应将钢水过热度控制在15~30℃;将结晶器中液渣层控制在8.5~9mm并提高析晶相比率。同时,将钢水中氮含量稳定控制在35×10-~45×10-6,并且适当提高Ti处理效率,降低A1N数量,对改善连铸坯表面质量有着很大的作用。 艾西 孙彦辉 曾亚南 马志飞 刘瑞宁 刘泳关键词:大方坯 偏析 析出物 Nb-V微合金钢凝固过程的热塑性 被引量:4 2016年 通过理论计算和热模拟试验对Nb-V微合金钢的热塑性进行了研究,并考察了微观偏析和析出物粒子对热塑性的影响。结果表明,S、P和O元素偏析主要发生在糊状区(固液两相区),同时树枝晶间Fe(S,O)和(Fe,Mn,Si,Al)(S,O)类夹杂物的形成导致了热塑性恶化。在1000~975℃区间,Nb N粒子直径由20 nm减小到10 nm,粒子数量由23个/μm2上升到45个/μm2,断面收缩率迅速由82.36%下降到69.61%;在900~850℃区间,断面收缩率缓慢下降并伴随有铁素体膜逐渐变厚。温度小于975℃、高临界应力下容易发生晶间断裂,从而产生裂纹源。 孙彦辉 赵勇 曾亚南 宋方圆关键词:溶质偏析 低应变速率 析出物 临界应力 大方坯末端电磁搅拌工艺参数优化 被引量:12 2015年 结合某厂大方坯连铸机的实际情况,采用ProCAST软件建立了数学传热模型,并利用射钉结果对模型加以修正,提高了模型的准确性。根据大方坯模拟结果,末端电磁搅拌位置设在凝固率为0.6~0.7或者液芯35-55mm处效果不佳,研究铸坯凝固规律,选择装在中心固相率为0.1处,这与3/4液相穴位置相对应。根据固相率为0.1的概念,得出过热度28℃,比水量0.6L/kg条件下,拉速0.78m/min偏大,推荐拉速0.7m/mim,并计算了最佳拉速随现场过热度的变化。优化后铸坯内部质量明显改善。 葛亮 曾亚南 汪成义 张西超 孙彦辉关键词:大方坯 连铸 末端电磁搅拌 固相率 Hot Ductility of Ti-V Bearing Microalloyed Steel in Continuous Casting 被引量:3 2014年 Hot ductility of Ti-V bearing steel was studied by theoretical calculation and thermal simulation experi ment. Meanwhile, microsegregation and precipitates were analyzed. The results showed that elements S, Ti and O were enriched at the grain boundaries, while the hot ductility was deteriorated by inclusions of (Fe, Mn, Si, Al)(S, O) in the interdendritic region. At tbe temperature of 1 100℃, large TiN particles had little effect on hot ductility. In the temperature range from 975 to 925 ℃, reduction of area (R. A) declined rapidly from 81. 88% to 63.16% with the size of particles decreasing from 40 to 20 nm and quantity increasing from 1.4 to 11.9 μm 2, respectively. In the temperature range from 875 to 825℃, R. A reduced unobviously from 35.14% to 28.6% with ferric films thickening gradually. The critical stress, 88.79 MPa, was equal to tensile strength at 825℃. Intergranular fracture was easy to occur with higher critical stress below 825℃. Yan-hui SUN Ya-nan ZENG Kai-ke CAI关键词:PRECIPITATE 微合金钢凝固前沿脆性区溶质的偏析特性 被引量:1 2012年 针对目前微合金钢凝固过程中产生大量裂纹缺陷的现状。以B-F偏析模型为基础对微合金钢凝固过程进行了理论分析,并结合Gleeble-1500热模拟试验,系统研究了SAPH440微合金钢凝固前沿脆性区的溶质偏析及裂纹敏感性。结果表明:微合金钢凝固过程中,固相率在0.75~1.00之间时,C、Mn元素偏析较轻,S、P、Ti元素偏析严重,Mn对S偏析有抑制作用,Mn的质量分数增加到1.2%时,S的偏析度降低至20.7;对凝固脆性区的影响程度顺序为Mn>S>C>P>Ti,S的质量分数由0.002%增加至0.02%,凝固脆性区由25K扩大至33K;Mn的质量分数从0.2%增大到1.6%时,裂纹敏感区间由15K扩大至38K。同时Gleeble-1500热模拟试验证实钢脆化的原因与试样的凝固组织无直接关系。 曾亚南 孙彦辉 蔡开科关键词:连铸 微合金钢 溶质偏析 石油套管钢中镁铝尖晶石的形成与改性 被引量:2 2014年 通过石油套管钢的工业试验及热力学分析,研究精炼过程中镁铝尖晶石的形成和改性机理。结果表明:当钢液中溶解铝分别为0.02%和0.05%时,溶解镁只要达到1.5×10-6和2.8×10-6,钢中便有镁铝尖晶石生成;钢液中溶解铝0.02%,镁含量为4×10-6~8×10-6时,钢中溶解钙含量只要分别达到0.21×10-6和0.42×10-6,钢液中的镁铝尖晶石便开始向液态钙铝酸盐转变;镁铝尖晶石比氧化铝更容易改性为液态夹杂物;钢液精炼过程中夹杂物受钢渣反应和钙处理的影响,按照Al2O3→MgO-Al2O3系夹杂物→Ca O-Al2O3-MgO或Ca O-Al2O3系液态复合夹杂物的过程演变。 方忠强 孙彦辉 张西超 汪成义关键词:镁铝尖晶石 热力学计算 含Nb-Ti微合金钢第三脆性区铸坯缺陷 被引量:6 2014年 采用金相显微镜、复型萃取、SEM、TEM对析出物的形貌、尺寸、数量进行统计分析,并利用Gleeble-1500热模拟试验机,系统研究了含Nb-Ti微合金钢第三脆性区的热塑性。结果表明:温度在950-700℃范围内时,断面收缩率最小为25.7%。析出物以TiN、Nb(CN)为主,950℃时粒子尺寸在50nm左右。随着温度的降低,粒子数量密度由51个/μm2增加到580个/μm2,尺寸随之减小。975℃的抗拉强度及临界应力分别为58.3、61.0 MPa。975℃以上,临界应力小于抗拉强度,不易发生沿晶断裂。975℃以下时,晶粒变形临界应力大于抗拉强度,产生沿晶断裂。 徐蕊 孙彦辉 曾亚南 蔡开科关键词:微合金钢 析出物 临界应力 低碳钢Q345B大方坯热塑性研究 被引量:5 2014年 采用Gleeble 1500热模拟机对Q345B钢在1×10-4s-1和1×10-3s-1应变速率下的热塑性进行了研究。研究表明:在1×10-4s-1的应变速率下,试样在600~TL℃的温度范围内存在两个脆性区,即高温脆性区,为1 217~TL℃,低温脆性区,为600~930℃;在1×10-3s-1的应变速率下,试样在600~TL℃的温度范围内不存在高温脆性区,仅存在低温脆性区,为600~915℃。影响Q345B钢热塑性的主要因素是S偏析、应变速率、铁素体的析出以及细小的AlN粒子的析出。 艾西 孙彦辉 曾亚南 刘瑞宁 刘泳关键词:低碳钢 热塑性 应变速率 析出物