钢中稀土铈与低熔点金属铅的作用规律研究

论文摘要

近年来废钢为主要原料的短流程炼钢普遍被看好,废钢的循环使用过程中,铅等低熔点金属不可避免的带入到炼钢炉中。在常规的炼钢工艺中不能有效去除,且易在晶界富集,恶化钢的质量,使钢材发生表面裂纹、热处理回火脆性,以及高温持久强度和抗应力腐蚀强度明显下降等问题。故对钢中低熔点金属元素含量的控制及去除问题成为研究热点。稀土元素电子结构特殊且具有极强的化学活性决定其是钢液极强的净化剂和洁净钢夹杂物的有效变质剂。稀土是少数几个能与钢中Pb、Sn等有害物质化合的元素,但稀土铈与低熔点金属铅作用产物及在钢中能否生成化合物的相关报道非常少。本文通过高温熔渗实验分别研究H08钢表面熔渗层产物及铈铅熔融生成物。熔渗实验中,以块状稀土铈和颗粒状铅为原料,与H08钢屑以一定比例装入自制熔渗H08缸体装置,真空电阻炉中共渗。熔融实验将铈铅装入自制H08缸体,置于KSS-16G高温节能管式电阻炉中熔融。对试样进行OM（金相显微镜）、EPMA（电子探针）、XRD（X射线衍射仪）等分析。实验结果表明:熔渗产物中,铈原子可沿H08钢的奥氏体晶界向内扩散,并与铁原子作用生成铈铁金属问化合物Ce2Fe17,Ce与Pb反应生成Ce5Pb3相,Ce5Pb3在氧化介质中不稳定,容易发生氧化;熔融生成物中,铈的富集区生成Ce3Pb相,夹杂分布,铅高浓度区生成CePb相,含量较多,分布均匀,同时存在少量相对稳定相Ce5Pb2。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 稀土元素概述
• 1.1.1 稀土元素简介
• 1.1.2 稀土元素的电子结构
• 1.1.3 稀土元素的性质
• 1.2 稀土在钢中的应用
• 1.2.1 国外应用概况
• 1.2.2 国内应用概况
• 1.3 稀土元素在钢中的作用
• 1.3.1 净化作用
• 1.3.2 变质作用
• 1.3.3 合金化作用
• 1.4 钢中低熔点金属概述
• 1.4.1 钢中低熔点金属来源
• 1.4.2 钢中低熔点金属性质
• 1.4.3 低熔点金属在钢中的偏析
• 1.4.4 低熔点金属对钢材性能的危害
• 1.5 稀土元素铈与铅的相互作用
• 1.6 本研究的内容和意义
• 第二章 实验
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验装置
• 2.3 实验操作步骤
• 2.4 试样制备及分析
• 第三章 铈在钢中扩散与铈铅凝固
• 3.1 稀土铈在钢中的扩散
• 3.2 铈铅凝固过程探讨
• 第四章 高温熔渗实验结果与分析
• 4.1 熔渗试样显微组织
• 4.2 熔渗试样相组成成分
• 4.3 熔渗试样相结构
• 4.4 本章小结
• 第五章 铈铅熔融实验结果与分析
• 5.1 熔融生成物显微组织
• 5.2 熔融试样相组成成分
• 5.3 熔融试样相结构
• 5.4 本章小结
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录