廠家直供脫氧鋁桿、鋁粒

用鋁脫氧是目前應(yīng)用較廣泛的鋼脫氧方法。鋁

和氧親和力很強(qiáng)

,

脫氧效率高

,

而且成本比較低。用

鋁脫氧

,

鋼中的總氧量很低

,

形成的氧化物夾雜易上

浮而去除。用鋁脫氧還可以比較經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)細(xì)晶粒

鋼。

  為確保脫氧時(shí)夾雜物迅速與鋼水分離并防止二

次氧化

,

通常需加入過量的鋁

,

多余的鋁則溶于鋼水

中。

許多研究結(jié)果證實(shí)

:

鋁脫氧的反應(yīng)產(chǎn)物和殘留在

鋼中的鋁會引起耐熱鋼的蠕變脆性

,

致使鋼的高溫

強(qiáng)度降低

,

并導(dǎo)致軸承鋼、

鋼軌鋼和車輪鋼疲勞性能

的惡化。因此

,

重新認(rèn)識鋼用鋁脫氧

,

改進(jìn)脫氧制度

和脫氧劑

,

有利于降低廢品率、

改善鋼的性能、

提高

鋼構(gòu)件的使用壽命。

1

 鋼用鋁脫氧的回顧

  在鋼凝固時(shí)溶解在鋼中的氧將以氧化物的形式

析出。

為減少有害夾雜物的數(shù)量

,

澆注前必須盡可能

地降低鋼中的氧含量。從經(jīng)濟(jì)方面考慮

,

工業(yè)煉鋼

時(shí)

,

通常采用與氧親和力強(qiáng)的脫氧劑進(jìn)行脫氧。

為回收率幾乎為零。鋁含量為

0.

03

%

～

0.

08

%

的鎮(zhèn)

靜鋼、

低碳鋼的鋁回收率約為

25

%

,

而中碳鋼和高

碳鋼的鋁回收率稍高一些。

2

 用鋁脫氧對鋼力學(xué)性能的影響

2

.

1

 對好塑性的影響

 

Ratliff

等

[

5]

對鋁含量為

0.

004

%

～

0.

030

%

,

且經(jīng)過正火和二次回火處理的

1Cr

-

0.

55Mo

-

0.

25V

鋼缺口試樣和光

滑試樣進(jìn)行了

510

℃蠕變斷裂

試

驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)

:

當(dāng)鋼中固溶鋁含量大于

0.

010

%

時(shí)

,

有明顯的缺口敏感度

,

且好塑性顯著降低

;

只有在

鋼中固溶鋁含量低于

0.

010

%

時(shí)才能獲得較高的蠕

變和好強(qiáng)度。

 

Visw

anathan

等

[

6]

研究了

A

、

B

兩種具有相似的

熱處理工藝、

強(qiáng)度和晶粒度的

Cr

-

Mo

-

V

鋼。兩種鋼

中合金元素含量基本相同

,

但

B

鋼中的鋁含量比

A

鋼高

10

倍多

,

化學(xué)成分如表

1

所示。兩種鋼光滑試

樣的好塑性

(

W

)

隨斷裂時(shí)間

(

t

r

)

的變化曲線如圖

4

所示。

可見

593

℃時(shí)

,

A

鋼和

B

鋼的好塑性明顯不

同

,

A

鋼好塑性通常在

80

%

以上

,

而

B

鋼則在

3

%

～

20

%

左右。

即使在試驗(yàn)溫度稍低

(

如

510

℃

)

的

情況下

,

B

鋼的好塑性隨時(shí)間的延長不斷下降

,

而

A

鋼則沒有這種趨勢。

另外

,

還發(fā)現(xiàn)

B

鋼缺口敏感度

增加

,

即缺口試樣發(fā)生早期斷裂。

但研究中僅發(fā)現(xiàn)兩

種鋼的鋁含量及釩的碳化物析出量不同

,

因此認(rèn)為

含鋁鋼的好塑性降低是由于鋁的固溶促使釩的碳

化物析出

,

從而引起基體強(qiáng)化。

2

.

2

 對高溫好強(qiáng)度的影響

 

Fo

ldy

na

等

[

7]

研究了

4

爐

12Cr-

1M

o

-

0.

3V

鋼的

高溫好強(qiáng)度

(

R

)

,

4

爐鋼的化學(xué)成分列于表

2,

其主

要區(qū)別在于鋁和氮的含量。研究發(fā)現(xiàn)

,

4

爐鋼的高溫

持

久強(qiáng)度差別很大

(

如圖

5

所示

)

。分析圖

5

可知

:

550

℃時(shí)

,

鋁含量很高的

732

爐次鋼的好強(qiáng)度比

其它爐次大約低

30

%

;

600

℃時(shí)

,

比其它爐次大約

低

20

%

。衍射斑點(diǎn)和能譜分析表明

,

732

爐次鋼中

析出一些尺寸為

0.

25

～

1.

60

L

m

的

AlN,

它們或孤

立存在或聚集成群。由于

AlN

尺寸很大

,

沒有析出

強(qiáng)化作用。

另外

,

由于氮與鋁的結(jié)合使鋼中固溶氮含

表

1

 兩種

Cr

-

Mo

-

V

鋼的化學(xué)成分

/

%

Table

1

 

Chemical

compositions

of

Cr

-

Mo

-

V

steels

/

%

鋼

合金元素

痕量元素×

10

-

4

C

Cr

M

o

V

Ni

M

n

Si

S

P

Sb

Sn

A

S

Al

溶

Al

不溶

A

B

0.

31

0.

29

1.

23

1.

21

1.

19

1.

10

0.

25

0.

25

0.

15

0.

40

0.

92

0.

75

0.

25

0.

14

45

94

60

90

<

3

14

30

42

48

160

20

230

5

7

圖

4

 

Cr

-

Mo

-

V

鋼的好塑性隨斷裂時(shí)間的變化

Fig

.

4

 

Relation

between

stress

-

rupture

plasticity

and

rupture

time

of

C

r

-

Mo

-

V

steels

量近似為零

,

無法形成具有析出強(qiáng)化作用的

VC

x

N

y

,

從而降低了鋼的好強(qiáng)度。因此為獲得較佳強(qiáng)度

,

12

Cr

-

1

Mo

-

0.

3

V

鋼在脫氧時(shí)必須控制鋁的加入量

,

以保證固溶在鋼中的氮含量處于較佳值。

 

Naoi

等

[

8]

研究

了鋁

含量

對

9Cr

-

0.

5M

o-

1.

8W

鋼力學(xué)性能的影響。

結(jié)果發(fā)現(xiàn)

:

鋁的加入大大降低了

該鋼的高溫好強(qiáng)度。鋁含量對

9Cr-

0.

5M

o-

1.

8W

鋼

600

℃時(shí)蠕變斷裂時(shí)間的影響如圖

6

所示。可見

試驗(yàn)應(yīng)力

(

E

)

越低

,

鋁對鋼的長時(shí)蠕變斷裂壽命影響

越大。

在

650

℃和

700

℃試驗(yàn)時(shí)也出現(xiàn)同樣的現(xiàn)象。

要提高

9Cr-

0.

5M

o-

1.

8W

鋼的蠕變抗力

,

必須降低

鋁含量。

2

.

3

 對疲勞性能的影響

  軸承運(yùn)行一段時(shí)間后

,

通常都因接觸疲勞

破

壞

表

2

 

4

爐

12Cr

-

1Mo

-

0

.

3V

鋼的化學(xué)成分

/