本文關鍵詞：廢舊機電產品資源化的基本途徑及發(fā)展前景研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《貴州大學》 2009年

鋼中殘余銅元素對鋼熱加工性能的影響研究

楊小平  

【摘要】： 本文闡述了鋼中殘余銅元素的主要來源,研究了鋼中銅元素在表面氧化過程中的富集動力、滲透晶界及其基體-氧化層間界面分布等規(guī)律,剖析了銅在基體奧氏體中的固溶度與奧氏體化溫度的關系,探討了氧在液態(tài)銅相中的溶解性問題;論述了硼元素在奧氏體晶界的平衡偏聚和非平衡偏聚機制、影響因素及其高熔點硼-鐵相生成的條件。研究結果表明:微量硼元素可以起到阻止液態(tài)富銅相沿晶界向內滲透的作用。 實驗選取20鋼作為熔煉母料,配加硼鐵合金、工業(yè)純銅等,在真空感應熔煉爐進行熔煉,澆注成5kg柱錠,鋼錠采用750kg空氣錘進行鍛造成型,鍛軋成15mm×20mm×500mm的鋼條、棒,并切取5mm×10mm×10mm塊狀試樣。試樣選取了1050℃,1100℃,1150℃,1200℃,1250℃溫度梯度段進行表面氧化,氧化時間為3/4h、2h、3h,氧化氣氛為N_2保護與非N_2保護。采用OM(金相顯微鏡)、SEM(掃描電鏡)、EDX(能譜)等手段對鍛造試樣和表面氧化試樣進行定性和定量分析。研究結果表明:添加的硼優(yōu)先于銅偏聚于奧氏體晶界與鐵發(fā)生反應,生成了FeB、Fe2B相,這些高熔點第二相將阻隔富銅相滲入晶界。 添加硼元素及合理地改善加熱工藝可以抑制或降低含銅鋼材熱加工(如鍛造、軋制)時銅的危害,硼含量加入量約為25ppm左右為宜,加熱工藝包括降低加熱爐爐膛氧位,加快升溫速率,縮短高溫恒溫保持時間等。

【關鍵詞】：
【學位授予單位】：貴州大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2009
【分類號】：TG142.13
【目錄】：

摘要5-6

ABSTRACT6-7

第1章 緒論7-10

1.1 本課題研究背景7

1.2 鋼中殘余銅元素的研究概況7-8

1.2.1 國外研究概況7-8

1.2.2 國內研究概況8

1.3 本課題研究目標、內容及意義8-10

第2章 文獻綜述10-23

2.1 鋼中殘余銅元素的主要來源及鋼液脫除技術10-13

2.1.1 銅元素的來源10-12

2.1.2 鋼液脫銅技術及原理12-13

2.2 銅元素對鋼材性能的影響13-16

2.2.1 銅元素對鋼材性能的有益影響13-14

2.2.2 銅元素對鋼材性能的有害影響14-16

2.3 銅元素在鋼中的偏析16-18

2.4 銅元素引起鋼熱脆性機理、影響因素以及抑制措施18-23

2.4.1 銅元素引起鋼熱脆性機理18-20

2.4.2 影響銅元素熱脆性的因素20-21

2.4.2.1 殘余有害元素As、Sn、Sb等20-21

2.4.2.2 熱加工氣氛對銅脆性的影響21

2.4.2.3 熱加工時間及溫度對銅脆性的影響21

2.4.3 抑制殘余銅元素熱脆性的措施21-23

第3章 實驗材料及研究方法23-27

3.1 實驗原料及成分設計23-24

3.2 真空感應爐實驗24-25

3.2.1 真空感應爐簡介24

3.2.2 真空感應爐實驗工藝路線24-25

3.3 鍛造以及表面氧化工藝25

3.4 試樣制備以及檢測方法25-26

3.5 研究方案26-27

第4章 實驗結果與分析27-52

4.1 銅富集濃度的理論計算模型27-28

4.2 試樣金相顯微觀察與分析28-38

4.2.1 無氮氣保護下，試樣表面氧化的金相顯微觀察28-32

4.2.2 氮氣保護氣氛下表面氧化的金相顯微觀察32-34

4.2.3 含B試樣表面氧化后的金相顯微觀察34-38

4.3 富銅相的SEM形貌觀察與EDS鑒定38-45

4.3.1 氧化性氣氛條件下試樣富銅相SEM形貌觀察及EDS分析38-43

4.3.2 氮氣氣氛保護下試樣富銅相SEM形貌觀察及EDS分析43-45

4.4 鋼中加入B元素后的表面氧化后界面SEM形貌觀察及EDS分析45-52

4.4.1 氮氣保護氣氛下表面氧化的SEM觀察及EDS分析46-50

4.4.2 非氮氣保護下表面氧化的SEM觀察及EDS分析50-52

第5章 結論52-53

致謝53-54

參考文獻54-60

附錄60-61

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