论文摘要
近年来,随着国内重大工程的纷纷上马和造船工业的突飞猛进,对于结构钢材的需求量越来越大,同时对其焊接性能也提出了更高的要求。要求在线能量超过100kJ/cm的情况下,仍具有很高的韧性和强度。选择高熔点、高稳定性的氧化物粒子钉扎晶粒晶界成为有效提高结构钢材焊接性能的方法。课题根据Dehoff方程,估算出符合氧化物冶金所需夹杂物数量及尺寸时对钢中溶解氧的要求。运用冶金热力学、动力学的理论和研究方法,通过计算炼钢过程中常见氧化物夹杂Al2O3, MnO, SiO2, MgO, CaO, ZrO2的形核率及长大速率,以及根据夹杂物的形核和长大机理,得出所添加的脱氧合金必须满足的条件,即与液相铁有较低的界面能及具有较强的脱氧能力,结合生成最佳粒子尺寸及数目时对钢中溶解氧含量的控制,从而指导实验过程中氧位的控制及脱氧合金的添加。以理论计算为依据,在实验室条件下,向钢中加入Ti-Al、Mg、Ti-Mg、Ca、Ti-Zr等脱氧合金,研究添加这些脱氧合金时钢中夹杂物的特性及其对钢材韧性的影响。通过定量金相和扫描电镜分析加入不同脱氧合金时钢中的夹杂物数量、尺寸、分布及成分。得出如下结论：添加Ti-Mg脱氧合金时,所生成的夹杂物数量较多,单位面积的夹杂物数量为12404个／mm2,且最终尺寸小于0.6gm的超细微夹杂和尺寸小于1μm的细微夹杂所占的比例分别达到56.6%、75.2%,而尺寸超过3μm的夹杂物比例为8.6%,多数夹杂物的成分为MgO-TiOx-SiO2-MnO,以MgO、TiOx为主,且在试样中分布均匀,其Charpy冲击韧性达到65.9J／cm2。而在添加其它脱氧合金的实验中,则存在夹杂物数量较少、大尺寸夹杂较多、夹杂物粒子平均尺寸较大、分布不均等现象,因而冲击韧性较低。