FeO和Ce含量对硫易切削钢中夹杂物的影响

作     者：王桂林 

作者单位：内蒙古科技大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘丽霞;彭军

授予年度：2023年

学科分类：08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 

主      题：硫易切削钢 增硫 精炼渣 稀土 夹杂物 

摘      要：易切削钢是以降低加工成本、提高切削质量为目的的钢种,硫系易切钢是当今易切钢中品种最多、产量最大的钢种,其占世界与我国易切钢总产量的比例分别为70%和90%,硫系易切钢应用前景广阔。我国传统精炼工艺中精炼白渣操作会造成硫含量下降,不能满足硫易切削钢中硫含量的要求。加硫线易导致硫化物夹杂来不及上浮,使易切削钢性能恶化,有必要对补加硫线后夹杂物行为进一步研究,阐明可以通过改变精炼渣氧含量和添加稀土可以控制钢中的夹杂物。本文通过Fact Sage热力学计算与碳硫分析仪、场发射扫描电镜（SEM）、夹杂物统计等方面结合,研究了Y15硫系易切削钢增硫、增硫后添加精炼渣、以及添加精炼渣后添加稀土铈对钢中硫含量和夹杂物的影响。为了提高钢中硫含量,Y15硫系易切削钢通过添加硫线来增硫,添加硫线增硫后的钢样硫收得率太低仅为50%。在添加硫线后通过添加FeO-Ca O-AlO-Si O-Mg O精炼渣来提高钢中硫含量,随着渣中FeO含量的增加,钢样中硫含量增加,收得率升高,高碱度渣中FeO含量达到5%时,硫的收得率最高,为59%,低碱度渣中FeO含量达到3%时,硫的收得率最高,为75%。Y15为高硫易切削钢,需要钢中保持较高的硫含量,不能过度脱硫。当低碱度精炼渣中FeO含量为3%时,钢中添加不同含量稀土铈冶炼,稀土添加量需要控制在一个合适的范围。添加200 ppm的稀土铈,脱硫率太高,钢中硫含量太低,所以稀土添加量控制在50 ppm～150 ppm较为合适,保持钢中较高的硫含量。Y15易切削钢增硫后,钢中的夹杂物呈链状沿晶界聚集分布,轧制时可能产生表面裂纹,对钢的性能不利。为改变钢中夹杂物形态同时保住硫含量,高碱度精炼渣和低碱度精炼渣冶炼的不同试验钢,可以选取低碱度渣中FeO含量为3%的精炼渣冶炼试验钢。用低碱度FeO含量为3%的精炼渣冶炼试验钢保住钢中硫含量之后,向钢中添加不同含量的稀土铈,铈添加后明显起到的球化夹杂物的作用。稀土含量有一个合适的范围,随着稀土含量的增加,钢中夹杂物尺寸变大,数量变少,面积减少。稀土添加到200 ppm时,钢中夹杂物变为大尺寸稀土夹杂,对钢的切削性能不利。对比钢中硫含量以及夹杂物尺寸面积数量,稀土铈的最优添加量为100 ppm。