电弧炉操作中影响硼淬透性的因素的确定

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1、电弧炉操作中影响硼淬透性的因素确实定大约在二战结束后，硼就被用来提高钢的淬透性。人们很快意识到硼是氧化物和氮化物的形成元素，适当地脱氧和化合自由氮对硼处理非常重要。一般用铝做脱氧剂，用钛化合氮。　　为此，硼处理时，必须特别注意炼钢工艺，提高淬透性。Ispat内陆钢公司电弧炉生产的碳-锰铝镇静钢，当Ti/N重量比低于6:1时，末端淬透性达不到要求。用户的反响说明钛含量高对机械性能有不利影响，但是电炉中氮含量会超过100ppm，所以要求钛含量高。进行了一系列的试验，确定影响硼淬透性的工艺变量。目的是在钛含量不超过要求极限的情况下尽量降低端淬结果的不合格率。　　热动力学问题　　脱氧

2、反响　　与硼淬透性有关的反响主要是脱氧、氮化物和炭化物形成。在液态开始的反响是脱氧反响。　　Ti-B钢种的钢水处理主要涉及用铝脱氧：　　2Al+3O→Al2O3(s)　　铝脱氧比钛和硼氧化占优势。必须保证充分的渣——金属混合，尽量减少因剩余FeO和MnO的相互作用，而造成的钛和硼在渣中的损失。　　氮化物形成　　氮化钛的形成见以下反响式：　　Ti+N→TiN(s)　　在1500℃，该阶段的溶度积为[%Ti][%N]=5.6×10-4。在很高的Ti和N浓度下，TiN可能沉淀在钢水中。在凝固过程中，由于显微偏析的作用使得TiN在比预计的更高的温度下沉淀。　　相反，氮化硼的形成：　　

3、B+N→BN(s)　　在1500℃，溶度积为[%B][%N]=8×10-2。铝也形成氮化物，化学势位于BN和TiN之间，在1500℃，溶度积为1.2×10-2。如果所有的反响都是平衡的，钛能有效地防止硼氮化，即使Ti/N为4:1。　　一些研究人员利用铝代替钛防止硼氮化。和TiN相反，AlN的形成温度较低，在基体中相对于B来说，Al的扩散率较低，会导致一些硼损失到BN中。　　炭化物形成　　钛和硼形成炭化物的潜力很大。但是，在所研究的钢种中，它们并不是以简单的TiC和B4C的形式存在的。根据C和N含量，钛可能以碳—氮化物的形式存在。奥氏体可溶硼以Fe23(B,C)6的形式存在。　

4、　试验设计　　为确定工艺中影响硼处理效果的因素，利用了工艺中的四个因素在“低〞值和“高〞值之间确定对硼效果的影响。　　另外，也控制和监测影响日常生产工艺效果的其它因素，尽量降低对试验数据的影响。　　因素的选择　　选择了四个因素进行试验：　　〔1〕钛-氮比控制在4:1和6:1之间。　　这是最难控制的因素，因为涉及到两个元素的比例。填加钛之前，在钢包冶金站〔LMF〕读取氮分析结果。适当地填加钛铁合金，假设钛的平均回收率为78%。氮吸收的变化、氮分析的可变性以及变化的钛回收率都影响该数值。　　〔2〕填加钛和填加