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嘉峪檢測(cè)網(wǎng) 2021-08-16 13:57
Thermo-Calc軟件
學(xué)者研究發(fā)現(xiàn),鋼液中Al含量對(duì)Ti處理鋼中形成的含Ti氧化物存在顯著影響。那么如何用Thermo-Calc軟件來(lái)研究這種影響和表述其存在的關(guān)系呢?
采用Thermo-Calc軟件熱力學(xué)模塊計(jì)算了Al、Ti處理鋼(化學(xué)成分見表)在平衡狀態(tài)下夾雜物的析出情況。兩種試驗(yàn)鋼C、Si、Mn、S、P以及Ti元素的含量基本相同,二者Al含量存在顯著差異。
計(jì)算過程中使用的數(shù)據(jù)庫(kù)有TCFE、SSOL、SLAG、SSUB、TCMP等數(shù)據(jù)庫(kù),計(jì)算過程中考慮的氧化物類型有:MnO、SiO2、MnSiO3、Al2O3、TiO、TiO2、Ti2O3、Ti3O5,計(jì)算結(jié)果如圖所示。Ti處理鋼在高溫下首先開始析出Ti3O5,其平衡開始析出溫度約為1600℃。隨著溫度的降低,Ti3O5逐漸轉(zhuǎn)化為Ti2O3,轉(zhuǎn)化溫度約為1430℃,其次析出的是TiN和MnS,其平衡開始析出溫度約為1350℃(如圖a)。在Ti處理鋼平衡析出物中,沒有TiO或者TiO2,TiO和TiO2都不能穩(wěn)定存在鋼液中。Al處理鋼中首先析出的Al2O3,其平衡開始析出溫度為1680℃,其次是在奧氏體中析出的TiN,其平衡開始析出溫度為1420℃,最后析出的是MnS,其平衡開始析出溫度為1350℃(如圖b)。由此可見,Ti、Al的氧化物都是在液態(tài)鋼水中形成的,TiN和MnS是在奧氏體冷卻中形成的,Al的氧化物平衡開始析出溫度高于Ti的氧化物平衡析出溫度,Al處理鋼中TiN的平衡開始析出溫度要高于Ti處理鋼中TiN的平衡析出溫度。
(a)Ti treated steel
(b)Al treated steel
由上面的研究可以看出,Al含量的差異造成了鋼液中夾雜物類型的顯著差異。那么Al含量是如何影響鋼中夾雜物類型的呢?
為得到Ti氧化物,煉鋼時(shí)應(yīng)如何控制鋼液中的Al含量呢?需要從熱力學(xué)的角度再次對(duì)這個(gè)問題加以解釋。利用Thermo-Calc軟件計(jì)算了1700K時(shí)Al含量對(duì)Fe-0.08%C-0.20%Si-1.50%Mn-0.02%Ti-0.0030%O-wt%Al體系中形成氧化物類型的影響(圖c、d),計(jì)算結(jié)果表明,當(dāng)鋼中Al含量小于73ppm時(shí)才能有效避免形成Al的氧化物。同時(shí)還計(jì)算了上述體系中不同[O]含量時(shí)為避免形成Al2O3的最大Al含量(圖e),如果控制鋼液中[O]含量在20~40ppm,則鋼液中最大Al含量必須低于62ppm。本研究中試驗(yàn)鋼(表中Ti處理鋼)中的Al含量為20ppm,因此將不會(huì)有Al的氧化物生成。
(c)1700K時(shí)Fe-0.08%C-0.003[O]-0.02%Ti體系中Al含量對(duì)形成氧化物影響
(d)1700K時(shí)Fe-0.08%C-0.003[O]體系中Al、Ti含量對(duì)形成氧化物影響
(e)鋼液中[O]含量與鋼液中應(yīng)控制的最大Al關(guān)系圖
來(lái)源:材料熱動(dòng)力學(xué)計(jì)算技術(shù)