徐致祥

北京机电研究所 北京 100083

1 序言

最新2035中国制造规划中材料被列为重中之重，其中所述先进钢铁材料需重点突破以下5点: 高洁净度冶炼、夹杂物精确控制、均质化与组织精细化控制、精确成形与加工技术、构建绿色化与智能化钢铁流程。

2 感应电炉熔炼的优缺点

2.1 优点

1）熔炼工艺稳定。具有电磁搅拌功能，金属液温度和化学成分均匀，元素烧损小。

2）采用炉底吹惰性气体精炼，流槽出钢，气体保护浇注，可基本实现无氧化熔化浇注。

3）原料洁净时对钢液和环境污染小。

4）采用感应加热中间包浇注可准确控制浇注温度，无渣及浇注压力控制。

2.2 缺点

1）缺乏冶金功能，即各类元素成分调整困难，钢液元素含量只能增加，不能减少。

2）用于铸钢，要求入炉前严格控制原材料化学成分和原料洁净度。

3 铸钢件冶金质量

铸钢件冶金质量具有三项超高指标：超细组织（细晶化)、高纯净度、高均质度。

3.1 晶粒细化

晶粒细化是各种强化机制中唯一既能提高铸钢件的强度和韧性，又能降低韧脆转变温度的方法。微合金元素Nb、Ti、V等在钢中与C、N、O等有极强的亲和力，可形成稳定的强碳化物、氮化物，通过析出质点，铸件从冶炼凝固到冷却过程及其焊接加热中，通过影响成核和晶界迁移来影响晶粒尺寸，在实际生产中已能得到最小平均铁素体晶粒尺寸为5～10μm。同时所形成的碳化物沉淀强化铁素体，因而可有效提高铸钢件的强度。

微合金元素加入量对晶粒尺寸影响如图1所示，不同强化机制对降低钢韧脆转变温度的影响如图2所示。……