專利名稱：：抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的方法
技術領域：
：本發明涉及一種鋼鐵冶金中抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的方法。
背景技術：
：中碳亞共析鋼(AISI4145H)是國內外普遍采用的石油鉆鋌用鋼，在熱軋狀態下通常室溫組織是半網先共析鐵素體加索氏體組織，其①203mm以上的大規格AISI4145H鋼材在工頻調質熱處理后，由于工藝本身冷卻能力的限制，距外表面3040mm以下的組織為回火索氏體加少量先共析鐵素體。由于先共析鐵素體顯著地降低抗裂紋擴展阻力，因此以回火索氏體為主的顯微組織對應的斷裂韌性最好。據我國石油管材研究中心統計，疲勞斷裂是鉆鋌的主要失效形式，其主要原因是具有回火索氏體加先共析鐵素體組織的材料韌性差，為保證鉆鋌材料的斷裂韌性，希望獲得90%以上的回火索氏體組織。發明目的本發明目的是為克服上述已有技術的不足，提供一種可消除中碳亞共析鋼熱軋組織中半網先共析鐵素體析出對材料力學性能危害的抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的方法。為了抑制中碳亞共析鋼(AISI4145H)中先共析鐵素體的析出，獲得索氏體熱軋組織，本發明采用添加微量表面活性元素鈣(Ca)來抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體的析出。Ca的原子半徑為2.3埃，大于Fe的原子半徑(1.28埃)，所以Ca在鐵素體中是一表面活性物質，易被選擇吸附在晶粒表面，從而阻礙了晶粒的長大，因此在基體中殘存的Ca可起到細化晶粒的作用。通常碳原子以間隙擴散的方式穿過奧氏體到達正在生長的滲碳體片層的端部，在Ca存在的條件下，由于空隙的變形，間隙碳原子的擴散出現不同的特征，從而抑制了先共析鐵素體沿晶析出，改善了鋼的微觀結構。因此控制加入鋼中的有效鈣(Ca)含量是抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的關鍵。本發明是在中碳亞共析鋼冶煉過程中，在鋼中全氧含量T.0《20PPm，鋼中硫含量[S]《50PPm的條件下，在澆注前以喂硅鈣線(Ca含量為30wt。/。)的方式向鋼中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量為1060PPm。對熱軋態進行取樣，利用光學顯微鏡(LM)和掃描電子顯微鏡(SEM)觀察組織，AISI4145H鋼為索氏體組織，完全抑制了先共析鐵素體的析出。對于鐵道車輛用車輪鋼ER7等中碳亞共析鋼，則明顯減少了先共析鐵素體的析出。本發明可廣泛應用于中碳亞共析鋼生產中抑制先共析鐵素體析出的熱軋組織控制。本發明消除了中碳亞共析鋼(AISI4145H)熱軋組織中半網先共析鐵素體的析出對材料力學性能的危害，可以獲得索氏體的AISI4145H鋼熱軋組織，避免了O)203ram以上的AISI4145H大規格鋼材在工頻調質熱處理之后出現回火索氏體加先共析鐵素體的有害組織，獲得回火索氏體的最佳調質組織，提高了鉆鋌用鋼的斷裂韌性，防止鉆鋌斷裂失效。本發明在O840皿的鐵道車輛用車輪鋼ER7、ER8、ER9系列中應用后，顯著減少了熱軋態先共析鐵素體的析出，大大提高了車輪的塑韌性及疲勞壽命。圖1是未加Ca的熱軋組織LM照片(半網先共析鐵素體+索氏體組織)；圖2是未加Ca后熱軋組織LM照片(半網先共析鐵素體+索氏體組織)；圖3是未加Ca的熱軋組織SEM照片(半網先共析鐵素體+索氏體組織)；圖4是未加Ca后熱軋組織SEM照片(半網先共析鐵素體+索氏體組織)；圖5是加Ca的熱軋組織LM照片(索氏體組織)，500X;圖6是加Ca的熱軋組織SEM照片(索氏體組織)；圖7是未加Ca的熱軋組織LM照片，500X;圖8是加Ca的熱軋組織LM照片，500X;圖9是未加Ca的熱軋組織SEM照片；圖10是加Ca的熱軋組織SEM照片。其中，圖l、圖2照片均為500X。具體實施例方式實施例一應用于石油鉆鋌鋼AISI4145H中。下表1中給出了三爐O250腿規格的石油鉆鋌鋼AISI4145H的化學成分和對應組織，其中第一、二兩爐未采用本發明方法加Ca，其熱軋組織為半網先共析鐵素體加索氏體組織(見圖l一圖4)，第三爐采用本發明方法加入了40ppm的Ca，其熱軋組織為索氏體(見圖5、圖6)，完全抑制了先共析鐵素體的析出。表1試樣的化學成分和對應組織<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2中給出了采用本發明方法所生產石油鉆鋌鋼AISI4145H的化學成分:表2AISI4145H石油鉆鋌鋼的化學成分(wt%)<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>實施例二應用在鐵道車輛用車輪鋼ER7中。下表3中給出了兩爐①840ram規格的鐵道車輛用車輪鋼ER7的化學成分和對應組織，其中第一爐未采用本發明方法加Ca，其熱軋組織為先共析鐵素體加珠光體組織(見圖7、圖9)，第二爐采用了本發明方法加入40ppm的Ca，其熱軋組織亦為先共析鐵素體加珠光體組織(見圖8、圖IO)，但從照片可看出先共析鐵素體明顯少于未加Ca的試樣。表3試樣的化學成分和對應組織<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>權利要求1、一種抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的方法，其特征是在中碳亞共析鋼冶煉過程中，在鋼中全氧含量T.0≤20PPm，鋼中硫含量[S]≤50PPm的條件下，在澆注前以喂硅鈣線的方式向鋼中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量為10～60PPm。全文摘要一種抑制中碳亞共析鋼熱軋組織中先共析鐵素體析出的方法，可廣泛應用于中碳亞共析鋼生產中抑制先共析鐵素體析出的熱軋組織控制；目的是消除中碳亞共析鋼熱軋組織中半網先共析鐵素體析出對材料力學性能的危害；本發明在中碳亞共析鋼冶煉過程中，在鋼中全氧含量T.O≤20PPm，鋼中硫含量[S]≤50PPm的條件下，在澆注前以喂硅鈣線的方式向鋼中添加微量表面活性元素Ca，Ca的加入量為10～60PPm。文檔編號C21C7/00GK101381791SQ20081007959公開日2009年3月11日申請日期2008年10月17日優先權日2008年10月17日發明者張壽祿,偉李,王之香申請人:山西太鋼不銹鋼股份有限公司