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《钢的奥氏体晶粒度试验中影响晶粒大小因素的研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、摘 要:本文综合了大量文献资料,就钢中酸溶铝含量、加热方式和奥氏体晶粒的显示方法对奥氏体晶粒大小、粒粗化温度的影响进行了较详细的分析研究。 关键词:酸溶铝加热方式晶粒显示方法奥氏体晶粒度晶粒粗化温度 0 引言 钢的奥氏体晶粒度试验方法很多,国家标准GB6394-86 《金属平均晶粒度测定法》〔1〕规定可使用渗碳法、氧化法、网状铁素体法、网状珠光体法、网状渗碳体法和晶粒边界腐蚀法等。1922年麦克奎德(Mac2quid)和爱恩(Ehn)首先采用渗碳法检验钢的奥氏体晶粒度到现在己近八十年的历史〔2〕,1938年托宾(Tobin)和肯洋(KenYon)开始采用氧化法检验钢的奥氏体晶粒度以来也
2、有六十多年历史〔3〕。冶金部1964年制订的YB27-64标准中列出了七种试验方法,其中有渗碳法、氧化法和晶粒边界腐蚀法。1977年修订后的YB27-77标准中强调了晶粒边界腐蚀法。1978年7月,冶金部下发了通知,规定某些合金结构钢应采用晶粒边界腐蚀法〔4〕。自此,人们才认真地比较了各种试验方法〔5-10〕。试验和生产实践中发现,不同的试验方法所得结果相互间可以出现很大的差异。钢的冶体晶粒度试验中影响晶粒大小的因素进行较详细的分析和研究。 1 钢中酸溶铝含量的影响 奥氏体晶粒度试验中所采用的钢试样,同一钢种,因冶炼方法、冶炼工艺、炉次不同,钢中酸溶铝含量有较大差异。钢中酸溶铝含量将对钢
3、的奥氏体晶粒度带来很大影响。文献〔5〕的作者采用电炉钢和电炉冶炼再经电渣重熔的30CrMnSiA钢加热到900℃保温3h,电炉钢奥氏体晶粒细小均匀,而电渣钢则为严重混晶,电渣钢的粗化温度比电炉钢要低。电渣重熔过程中,熔渣成分在不断地变化,对于1吨电渣锭(长1.3m)来说,渣中的SiO2含量由电极投入前的百分之零点几逐渐增高到补缩后的百分之四左右,即钢中的铝将按下列反应被烧损:4〔A1〕+3〔SiO2〕=3〔Si〕+2〔Al2O3〕。结果分析表明,电渣钢锭中的残余铝减少了。文献〔11、12〕的作者指出,电渣重熔的合金结构钢,由于铝的烧损和偏析,在实验条件下检验奥氏体晶粒度时,电渣重熔钢易出现混
4、晶,它的晶粒粗化温度较电炉钢低。 文献〔13〕的作者研究了影响20Cr2Ni4A钢晶粒长大的因素,认为钢中酸溶铝的影响最大。酸溶铝含量为0.042%的钢,在930℃,保温100h后也不发生晶粒粗化,奥氏体晶粒平均弦长也没有变化酸溶铝含量低(0.003%)的钢,在930℃保温1h～3h后奥氏体晶粒迅速粗化,粗大晶粒所占面积达40%,且随保温时间的继续增加而粗化。钢中酸溶铝含量由0.003%增加到0.042%时,奥氏体晶粒粗化温度可由850℃提高到1050℃,相差达200℃。 文献〔14〕的作者同样对20Cr2Ni4A钢的奥氏体晶粒长大倾向进行了研究,选用酸溶铝含量为0.01%和0.05%的
5、两炉20Cr2Ni4A钢进行试验,酸溶铝含量为0.01%的钢保温2h后的奥氏体晶粒粗化温度为840℃～860℃酸溶铝含量为0.05%时,奥氏体晶粒粗化温度为970℃～990℃,因此认为一定的酸溶铝含量是控制20Cr2Ni4A钢奥氏体晶粒长大的基本条件。 文献〔15〕的作者对含有微量Ti、V的L45钢中阻止奥氏体晶粒长大的析出相的研究认为,铝是含氮量较高的中碳钢中最基本、最有效的晶粒细化剂,酸溶铝含量≥0.030%的钢在微量残余Ti和V的补充作用下,可以保证奥氏体晶粒粗化温度达1000℃。 铝能细化晶粒,提高奥氏体晶粒粗化温度,铝的这种影响,S·L凯斯在他的著作〔2〕中曾介绍过两种假设:曾
6、被广泛接受的解释是分散得很细的难溶的氧化铝质点起着阻止晶粒长大的作用。但是,温度足够高时,难溶的氧化铝质点终究被溶解或聚集粗化,因而会失去对晶粒长大的阻力。另一设想认为,晶粒粗化是由于溶解于钢中的剩余金属铝,通过它对碳化物的溶解特性的影响而阻止奥氏体晶粒长大。然而,后来许多冶炼工作者所做的观察表明是氮化铝而不是氧化铝在晶粒度控制中起着主要作用。例如,含氮量高的细晶粒转炉钢,它的晶粒粗化温度要比成分相似的细晶粒平炉钢高。含氮量不同的感应炉实验溶炼表明,氮提高了铝脱氧钢的晶粒粗化温度。在氢气中熔炼和浇注与在空气中溶炼和浇注的两种钢,前者因没有空气而产生粗晶粒,后者结果得到了细晶粒,有理由认为这是
7、由于氮化铝的作用所致。 K·A·Ланская等〔16〕等报导了熔炼方法对12x1MF钢的奥氏体晶粒度的影响。含铝和氮高的钢,在所有研究的温度区间里其晶粒最细小。奥氏体晶粒细化主要是由于形成了氮化铝,而不是氧化铝,因为含铝为0.052%的钢中氧化铝的数量与含铝0.01%的钢相同。对不同方法熔炼的12x1M<钢中的氮化铝进行测量计算,结果表明,平炉钢和电炉钢电渣重溶后由于缺乏氮化铝和氮化铝数量不多而使晶粒粗化
