钢中铝夹杂物粒径原位统计分布分析 - 钢中夹杂物的分析方法综述

《钢中铝夹杂物粒径原位统计分布分析 - 钢中夹杂物的分析方法综述》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、钢中铝夹杂物粒径原位统计分布分析项目完成单位：国家钢铁材料测试中心项目完成人：李美玲张秀鑫王海舟摘要原位统计分布分析技术是一种旨在反映材料中不同组分定量分布的新技术，它不仅能获得各元素在材料中不同位置含量的统计分布信息，而且还能获得材料中夹杂物的定量分布信息。为使该技术趋于完善，本文采用冷等静压与热等静压相结合的工艺路线，制备出一系列具有不同粒径分布的非金属夹杂参考物。通过金相显微镜下的观察以及图象分析仪统计分析，样品中夹杂物的粒径呈明显梯度分布。此外，X射线衍射分析结果表明参考物样品中的夹杂物仍然以钢铁材料中常见的铝夹杂物形式存在。利用金属原位分析技术对参考物

2、样品进行分析，从而得到了全部样品的所有单次火花数据，对数据进行详细处理后，得出以下几点结论：1）参考物样品中夹杂物的异常信号净强度与夹杂物的粒径分布有相关性。2）参考物样品中夹杂物的异常信号的相对频数与夹杂物含量有相关性。通过研究发现实际样品中夹杂物粒径分布规律与参考物样品中夹杂物的粒径分布规律存在相关性，因此根据参考物样品粒径计算公式及含量计算公式，可以进行实际样品中铝夹杂物的测定。最后，应用本文得到的数学模型对钢铁材料中的夹杂物进行原位统计分布分析，取得了令人满意的结果。引言随着炼钢技术的发展，尤其是连铸技术和炉外精炼技术的应用和推广，冶金工业作为国民经济的

3、基础产业，得到了迅速发展。自1996年以来，我国钢产量已连续七年超过1亿吨，但随着现代工程技术的发展以及市场对钢材性能和质量的要求越来越高，特别是石油、汽车、航空、国防及其它相关领域对优质钢的迫切需求，使得人们不再仅仅满足于数量上的要求，而是日益扩大了对杂质含量少而强度、韧性、加工等性能好的钢种的需求，因此能否降低钢铁中有害杂质含量及控制钢产品中缺陷的分布已是现今钢铁行业在市场竞争中能否取胜的重要筹码。而非金属夹杂物作为钢缺陷的一种，一般以独立相存在于钢中，破坏了钢基体的连续性，增大了钢组织的不均匀性，对钢的性能产生强烈影响，因此在冶炼过程中如何有效控制非金属夹

4、杂物的成分、数量及粒径分布已成为冶金分析领域研究的重要课题。近二十年来，对钢中非金属夹杂物的研究已逐渐成为一个分支学科，国内外科研工作者在这方面进行了广泛的研究，研究内容主要包括工艺方面的改进技术【1】及某特定钢种中夹杂物的检测、去除方法【2】489等等。但我们都知道，无论人们如何改进精练技术，如何提高工艺水平，所得到的钢产品依然是由合金基体和非金属夹杂物组成的复合材料，即生产出零夹杂钢是不可能的。因此在满足了工程质量所需的洁净度后，如何快速、准确的鉴定出夹杂物的组成、形态、结构及粒径分布等各种参数，从而达到对冶炼工艺及生产质量的控制，已成为我们冶金分析工作者当

5、前急需解决的重大课题。尽管许多分析方法如化学分析、金相检测、扫描电镜分析等对夹杂物的含量、结构和形貌分析已达到了一定的准确度和精度，但这些方法无法实现炉前快速、在线、原位分析要求。常规光谱分析以其快速、实时、定量准确、精度高的优势，在冶金分析领域中占据重要地位，但其现有的分析技术特点决定在进行夹杂物分析时困难重重。因此如何快速准确测定材料中夹杂物分布及粒径分布成为人们研究、关注的热点。金属原位分析技术【3】采用“无预然”单次火花连续激发扫描方式，可以得到样品表面各元素的原始状态分布信息，通过对这些信息的准确解析则有望实现夹杂物的分布分析。为了应用金属原位分析技术

6、进行材料中夹杂物的相关研究，进而最终达到分析夹杂物的成功应用，进行夹杂物的光谱行为研究是非常必要的。由于夹杂物在实际样品中分布的复杂性，国外在这方面的研究【4、5】也只限于实验室的工作，我国虽有不少研究者在这方面做了大量工作，但仍未建立一套系统的分析方法。本文拟采用等静压法制备一系列含铝夹杂物并且有一定粒径分布的钢标准参考物，应用金属原位分析技术进行样品面扫描从而得到有关夹杂物的详尽信息，通过与现今成熟的分析方法进行对比分析，建立相应的数学模型，从而实现对实际样品中夹杂物的成分及粒径分布进行准确测定。一、Al2O3夹杂物对材料性能的影响及相关分析方法简介1、Al

7、2O3夹杂物对性能的影响钢中非金属夹杂物的存在是影响钢材性能的重要因素，有时是决定因素。就铝夹杂物而言，其对钢材性能的影响则主要表现在以下两点：1）强度影响钢材的屈服强度和抗张强度与氧化物夹杂颗粒尺寸密切相关，弥散强化的概念是众所周知的。实验表明在室温下氧化铝颗粒超过1微米时，就使强度降低，相反当夹杂物的颗粒小到一定尺寸（<0.3微米）时，即可起到弥散强化的作用。不仅夹杂物的尺寸对钢的强度有直接影响，而且其含量比例对强度亦有一定的影响。同时，研究证明在一定颗粒尺寸下屈服强度与抗张强度都随体积比的增大而提高。2）疲劳性能489夹杂物对钢铁材料疲劳性能影响的重要因素

8、之一是夹杂物的变形率，由