钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究-材料学专业论文.docxVIP

贵州大 贵州大学硕士学位论文 摘要 4.4 钢中加入 B 元素后的表面氧化后界面 SEM 形貌观察及 EDS 分析 39 4.4.1 氮气保护气氛下表面氧化的 SEM 观察及 EDS 分析 40 4.4.2 非氮气保护下表面氧化的 SEM 观察及 EDS 分析 44 第 5 章 结 论46 致 谢 47 参考文献 48 附 录 54 PAGE PAGE III 钢中残余铜元素对钢热加工性能的影响研究 摘 要 本文阐述了钢中残余铜元素的主要来源，研究了钢中铜元素在表面氧化过程中的富集动 力、渗透晶界及其基体-氧化层间界面分布等规律，剖析了铜在基体奥氏体中的固溶度与奥氏 体化温度的关系，探讨了氧气在液态铜相中的溶解性问题；论述了硼元素在奥氏体晶界的平 衡偏聚和非平衡偏聚机制、影响因素及其高熔点硼-铁相生成的条件。研究结果表明：微量硼 元素可以起到阻止液态富铜相沿晶界向内渗透的作用。 实验选取 20 钢作为熔炼母料，配加硼铁合金、工业纯铜等，在真空感应熔炼炉进行熔炼， 浇注成 5kg 柱锭，钢锭采用 750kg 空气锤进行锻造成型，锻轧成 15mm× 20mm× 500mm的钢 条、棒，并切取 5mm× 10mm× 10mm块状试样。试样选取了 1050℃，1100℃，1150℃，1200℃， 1250℃温度梯度段进行表面氧化，氧化时间为 3/4h、2h、3h，氧化气氛为 N2 保护与非 N2 保 护。采用 OM(金相显微镜)、SEM(扫描电镜)、EDX (能谱)等手段对锻造试样和表面氧化试样 进行定性和定量分析。研究结果表明：添加的硼优先于铜偏聚于奥氏体晶界与铁发生反应， 生成了 FeB、Fe2B 相，这些高熔点第二相将阻隔富铜相渗入晶界。 添加硼元素及合理地改善加热工艺可以抑制或降低含铜钢材热加工（如锻造、轧制）时 铜的危害，硼含量加入量约为 25ppm 左右为宜，加热工艺包括降低加热炉炉膛氧位，加快升 温速率，缩短高温恒温保持时间等。 关键词 残余铜元素； 富铜相； 热脆性； 表面氧化 PAGE PAGE IV Study on the influence of residual copper in steel to the hot-working performance of steel ABSTRACT The main origin of residual copper in steels was expounded in this thesis. The enrichment power, penetrating boundary and distributing regularities between base and oxided layer during the course of surface-oxidation have been systematically studied. The relationship between solid solubility of copper in the steel and austenitizing temperature of austenite are analysed. Soluble question of copper in liquid copper phase was discussed. The balance and unbalance segregation mechanism of boron element in austenitic grain boundary, its influencing factor and the formation conditions of B-Fe phase were also discussed in this thesis. The research results show that micro boron element could retard the liquid copper-rich phase filtering grain boundary in steel. The 20# steels are selected as mother smelting materials, boron ferroalloy and industrial pure copper were additions, and these materials were melted in the vacuum induction smelting furnace. Then it was casted into ingots by the weight