高碳钢中稀土与磷作用机制的研究
发布时间：2020-08-10 22:14
【摘要】： 中国大量货物的运输都是通过铁路进行的。重轨钢是铁路上的重要物资,其性能的好坏将直接影响运输的安全。重轨钢,其特点是含碳量高,合金元素多,对耐磨性、屈服强度要求高。稀土钢轨(BNbRE)是包钢利用稀土资源优势,采用国际先进技术,在铁道科学院等有关部门协助下研发的新产品,曾通过铁道部和原冶金部组织的技术鉴定。目前,该产品是我国重载、提速主要用轨之一。作为轨道结构中最重要的部件,钢轨需要长期承受较大的冲击型交变载荷,磨损和疲劳破坏是钢轨主要的失效形式。同时,在列车运行中一旦发生钢轨脆断,其后果非常严重,因此对于钢轨来说,在保证强度,提高耐磨性和抗疲劳性能的同时,还必须保证钢轨具有较好的韧性和塑性。研究稀土在重轨钢的作用,对于促进钢轨的韧性和塑性提高,具有重要意义。 本文采用金相显微镜、x射线衍射仪、扫描电子显微镜、显微硬度计、透射电镜,万能拉伸试验机等检测仪器,对于加稀土的含磷铁试样,发现在纯铁中,稀土元素铈与磷的聚集物容易富集在晶界上。同时研究了稀土元素La,Ce对重轨钢微观组织和力学性能的影响,通过实验与分析,发现钢中加入稀土金属铈时,铈与磷元素共同偏聚在夹杂物内,稀土元素铈与磷的夹杂物通过改变珠光体的颗粒大小与片间距来影响钢的力学性能,总体上随着稀土铈与磷元素含量增大,钢的力学性能下降。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.13
【图文】：
(a)RE0.005% (b)RE0.01% (c)RE0.04%图 1.1 稀土对钢中夹杂物的球化作用[19]热塑性热塑性的作用在不锈钢、高速钢等高合金钢中较为突出。在 成 熟 ， 亦 在 一 些 高 合 金 钢 中 应 用 。 在 1Cr17Ni13T3Cu3Si2Nb 中加入稀土，改善了这些钢的热塑性。热塑性的改界上硫的偏析及其与晶界上的低熔点有害杂质的作用。稀土的原因是由于稀土细化了晶粒，使组织致密化[18]。淬火开裂倾向稀土提高热塑性的相同。现已在高碳工具钢中得到应用。回火脆性量较高（0.2～0.3%以上）的条件下稀土可以减弱钢的回火n2 钢[20]中加入铈，经淬火-回火并在 460～540℃脆化处理后发磷在晶界上的共偏聚量。
直到稀土金属完全熔化，精炼期保持在10-15分钟，保温过程中搅拌一次。升温程序如图2.2所示：图2.2 冶炼工艺图4.试样制作钢样制作是本次实验的一个重要环节[37]。做出的钢样质量，将直接影响金相显微镜和扫描电镜(SEM)的图片效果。其制作过程大致如下：(1) 试样切割；使用电火花切割机与金相切割机对试样进行切割，切割后试样大小为5×5×10mm3。(2) 粗磨与细磨；切割后的钢样表面很粗糙，选取一个磨面在120#砂纸上进行粗磨，得到一个较平整的平面。在磨制的过程中，通过边磨制边观察，使平面上的划痕为同一个方向上的。粗磨后的钢样表面遗留下了深而粗的磨痕，再经过280#、400#、600#、800#、1000#砂纸的逐次细磨，每一次都力求消除?
2.2.4 实验步骤:实验取样方法、稀土加入方法及实验基本步骤同2.1.3。由于稀土镧处理纯铁实验与稀土铈处理纯铁实验温度不同，升温程序有所差异，本实验升温程序如图2.3所示：图2.3 冶炼工艺图2.2.5 实验结果取3g试样，使用varian725-ES等离子光谱分析仪分析稀土与磷成分（该精度为万分之一），得到稀土及磷含量如下表2.6所示。表2.6 加Ce纯铁取样分析表试样 稀土含量.%g 磷含量.%g加Ce试样 0.082 0.14由此计算稀土收得率为：аCe=0.082%/0.15%=54.67%2.3 稀土金属与磷在纯铁中的聚集状态2.3.1 稀土金属镧与磷反应热力学假定La和P在纯铁液中反应式为：[La]+[P]=LaP，反应标准自由能0LaPΔG可通过对如下反应标准自由能的求解而获得：s s sLa + P = LaP,01ΔG ; （式2.1）sLa =LLa ,02ΔG ; （式2.2）LLa =[La],03ΔG ; (式2.3)2(1/ 2)s gP = P,04ΔG ; (式2
本文编号：2788684
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TG142.13
【图文】：
(a)RE0.005% (b)RE0.01% (c)RE0.04%图 1.1 稀土对钢中夹杂物的球化作用[19]热塑性热塑性的作用在不锈钢、高速钢等高合金钢中较为突出。在 成 熟 ， 亦 在 一 些 高 合 金 钢 中 应 用 。 在 1Cr17Ni13T3Cu3Si2Nb 中加入稀土，改善了这些钢的热塑性。热塑性的改界上硫的偏析及其与晶界上的低熔点有害杂质的作用。稀土的原因是由于稀土细化了晶粒，使组织致密化[18]。淬火开裂倾向稀土提高热塑性的相同。现已在高碳工具钢中得到应用。回火脆性量较高（0.2～0.3%以上）的条件下稀土可以减弱钢的回火n2 钢[20]中加入铈，经淬火-回火并在 460～540℃脆化处理后发磷在晶界上的共偏聚量。
直到稀土金属完全熔化，精炼期保持在10-15分钟，保温过程中搅拌一次。升温程序如图2.2所示：图2.2 冶炼工艺图4.试样制作钢样制作是本次实验的一个重要环节[37]。做出的钢样质量，将直接影响金相显微镜和扫描电镜(SEM)的图片效果。其制作过程大致如下：(1) 试样切割；使用电火花切割机与金相切割机对试样进行切割，切割后试样大小为5×5×10mm3。(2) 粗磨与细磨；切割后的钢样表面很粗糙，选取一个磨面在120#砂纸上进行粗磨，得到一个较平整的平面。在磨制的过程中，通过边磨制边观察，使平面上的划痕为同一个方向上的。粗磨后的钢样表面遗留下了深而粗的磨痕，再经过280#、400#、600#、800#、1000#砂纸的逐次细磨，每一次都力求消除?
2.2.4 实验步骤:实验取样方法、稀土加入方法及实验基本步骤同2.1.3。由于稀土镧处理纯铁实验与稀土铈处理纯铁实验温度不同，升温程序有所差异，本实验升温程序如图2.3所示：图2.3 冶炼工艺图2.2.5 实验结果取3g试样，使用varian725-ES等离子光谱分析仪分析稀土与磷成分（该精度为万分之一），得到稀土及磷含量如下表2.6所示。表2.6 加Ce纯铁取样分析表试样 稀土含量.%g 磷含量.%g加Ce试样 0.082 0.14由此计算稀土收得率为：аCe=0.082%/0.15%=54.67%2.3 稀土金属与磷在纯铁中的聚集状态2.3.1 稀土金属镧与磷反应热力学假定La和P在纯铁液中反应式为：[La]+[P]=LaP，反应标准自由能0LaPΔG可通过对如下反应标准自由能的求解而获得：s s sLa + P = LaP,01ΔG ; （式2.1）sLa =LLa ,02ΔG ; （式2.2）LLa =[La],03ΔG ; (式2.3)2(1/ 2)s gP = P,04ΔG ; (式2
【参考文献】
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2 秦秀娟,邵光杰,刘建华;稀土变质及热处理对低铬半钢力学性能的影响[J];金属热处理;2001年06期
3 杜挺;稀土元素在铁基溶液中的热力学[J];钢铁研究学报;1994年03期
4 王龙妹;稀土元素在新一代高强韧钢中的作用和应用前景[J];中国稀土学报;2004年01期
5 于宁,李慧莉,孙振岩,戢景文,任新建,王龙妹;钢包加入、残留痕量稀土对U71Mn钢重轨组织和性能的影响[J];中国稀土学报;2005年01期
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1 余其红;钢水及其铸坯非金属夹杂研究[D];武汉科技大学;2007年
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