微量Ce元素對SPA-H型鋼潔凈度、組織和力學(xué)性能的影響.pdf

1、提高鋼材高強(qiáng)韌性、開發(fā)新型集裝箱耐候鋼材已成為降低運(yùn)輸成本、擴(kuò)大集裝箱制造份額的主要手段之一。本研究以改善SPA-H集裝箱鋼板的微觀組織、提高力學(xué)性能為目標(biāo)，研究微量稀土對SPA-H集裝箱板材的微觀組織和力學(xué)性能的影響規(guī)律，為開發(fā)低碳高強(qiáng)度集裝箱板的冶煉、成型加工和工程化應(yīng)用技術(shù)提供基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。
　　 眾所周知，SPA-H型耐候鋼是集裝箱板材的主要原料之一，長期在復(fù)雜條件下工作，對強(qiáng)度要求很高。鋼中加入稀土元素是改善鋼液潔凈度

2、、夾雜物的形態(tài)和提高鋼鐵材料強(qiáng)韌性能的有效方法。本研究作為提高低碳、高強(qiáng)度鋼板的強(qiáng)、韌性能并擴(kuò)大其應(yīng)用范圍的基礎(chǔ)研究環(huán)節(jié)，在許多冶金研究的基礎(chǔ)上，選擇應(yīng)用廣泛的SPA-H型耐候鋼為研究對象，主要完成以下4項(xiàng)任務(wù)。1.運(yùn)用冶金熱力學(xué)理論估算Ce含量對鋼液過冷度的影響，計算鋼中生成Ce、O、S夾雜物的熱力學(xué)條件;2.用真空感應(yīng)爐在800 Pa的Ar氣氛中把3kg工業(yè)純鐵和輔料熔制成0.08C-0.6Si-0.45Mn-0.3Cu-0.09P

3、(mass％)鋼液，并向其中添加Ce元素，在1873 K下精煉，用無氧化重力鑄造、鍛造方法制備了4組試樣;3.用成分分析、金相觀察、掃描電鏡觀察和能譜分析、拉伸及沖擊試驗(yàn)等方法，研究、表征Ce對SPA-H集裝箱鋼板的成分、夾雜物形態(tài)、微觀組織結(jié)構(gòu)和力學(xué)性能的影響;4.分析、研究、探討該體系中[Ce]與[O]、[S]反應(yīng)、生成夾雜物的種類、形態(tài)、尺寸、數(shù)量及其對力學(xué)性能的作用機(jī)理，為RE元素在低合金高強(qiáng)度鋼的應(yīng)用提供基礎(chǔ)試驗(yàn)數(shù)據(jù)。研究結(jié)論

4、如下:
　　 (1)鋼液中有[O]、[S]隨[Ce]的增加而逐漸減少的趨勢，當(dāng)[Ce]含量為0.043％時，[O]、[S]分別降低到0.0009％、0.0030％;但[P]仍維持在0.09％水平不變。
　　 (2)不添加Ce時，鋼材中有7μm的不規(guī)則長條狀MnS和Al2O3-SiO2系夾雜物，Ce含量為0.008％～0.020％時，鋼材中大多呈短軸約為0.3μm、長軸約為1μm橢球狀的MgO-Al2O3-Ce2O2S(C

5、e2O3)系夾雜物;當(dāng)Ce含量為0.043％時，鋼材中有約為2μm橢球狀的FePCe-Ce2O3系夾雜物。
　　 (3)沖擊試樣斷口SEM像的統(tǒng)計結(jié)果表明，在0.008～0.043％Ce的條件下，大尺寸夾雜物及夾雜物數(shù)量隨Ce含量增加而顯著減少;當(dāng)[Ce]含量為0.020％時，鋼材上夾雜物殘留面積減少58.1％。
　　 (4)鋼中加入稀土Ce后，鋼材的強(qiáng)度和韌性都顯著提高，屈強(qiáng)比下降，增加了SPA-H型耐候鋼的抗震性能。