杨永坤, 战东平, 姜周华, 雷 洪

(东北大学 冶金学院, 辽宁 沈阳 110819)

“氧化物冶金”技术作为细化晶粒、改善钢强韧性的前沿技术,一直被冶金行业工作者高度关注[1-4].其原理是通过合理的冶炼工艺获得细小弥散分布的非金属夹杂物,并利用它们钉扎奥氏体晶界迁移和作为相变的形核核心,以实现细化组织和晶粒,提高钢的机械性能.

Ti是氧化物冶金技术中常用的脱氧合金元素.在Ti处理钢中,TiN是第一代氧化物冶金技术重点研究粒子[5-6];其脱氧产物Ti2O3则是第二代氧化物冶金技术重点关注粒子[7-9].研究发现,在Ti脱氧钢凝固过程,脱氧产物Ti2O3倾向于在枝晶间偏聚,不能均匀分散在钢中.科研工作者在Ti脱氧基础上,尝试两种或多种脱氧元素复合脱氧[10-11].Zr作为Ti的同族合金元素,与Ti具有很多相似特性,均与O和N具有很强的结合能力[12].但Zr脱氧产物ZrO2在凝固过程可以在钢中均匀分布[13].基于此,Wakoh等[14]采用Zr处理含Ti钢,研究结果发现Zr的加入可以细化和变质夹杂物,改性后的Si-Mn-Ti-Zr-O夹杂物可作为MnS的形核核心,并在凝固过程诱导晶内铁素体形核.

至此,Zr-Ti复合脱氧及其脱氧产物诱导晶内铁素体形核的研究引起了重点关注[15-19].但Zr的加入对含Ti钢中氮化物的影响则研究较少.本文以含Ti低碳微合金钢作为研究对象,通过实验检测分析和热力学计算讨论了不同Zr质量分数对钢中氮化物类型和开始析出时间的影响,以期为合理的Zr-Ti复合脱氧工艺提供理论依据.

1 实验材料及方法

实验钢采用30 kg真……