高洁净特殊钢中铝酸稀土夹杂物形成机理概要

1、铝联稀土夹杂物形成机理报告人：杨晓红（北京科技大学）研究背景和意义轴承钢中氧含量的高低严重影响轴承钢的疲劳寿命， T0越高，疲劳寿愈越低。为了降低钢中氧含量，在实 际生产中常用铝脱氧，在铝镇静钢中，AI2O3是主要的 氧化物夫素，这种硬脆性夹杂严重影响轴承钢的疲劳 寿命，如何进一步提高钢的便用性能，把我留在钢中 的AL。,转变为硬度较低，塑能莪好的夹杂成为了冶金 工作者所关注也研究。日本相关专利文献已石了薪土 使A1?。搜质形成硬度较低REAIO3的报道，而箕相笑的 冶金工艺还未见到报道。稀对工 酸量金 铝含冶 成土的 需应 Q和相 A1金定 尻合制 变土步 金稀一 合铝位后 土品以。 稀同为

2、据 用不，依 使究响践 索研影实 探，的和 要性物论 主孽理 文可夹供 论：本土变艺实验方法实验以高洁净度轴承钢为原料钢，采用粗丝管式高温 电阻炉和高铝质培娟，在氧气保护气氛和覆盖渣保护 下熔清高洁净度轴承钢，实验温度为156CTC。在钢锭 完全熔清后，保温10分钟，然后根据不同的实验方案 加入稀土铝合金，保温2分钟后冷却。表1稀土铝合金成分合金类型RE含量(%)余量()RE)3.4AIRE)11.86A1实验方案炉次钢重(g)合金类型RE理论值(%)合金加入量(g)11285. 5re20. 011. 08321282. 0RE,0. 013. 77131199. 5re20. 023. 5

3、2841312. 0RE10. 027. 853化学分析结果()炉号T|OSiMnAlXRERE收得率(%)RETTIO10.00140.200.400.0240.00410.0008080.5820.00100.380.401.140.00260.0020202.03().(X)11().300.400.60().(X)3()().(X)3()152.740.0013().380.411.72().(X)350.012609.2第1炉钢中球状氧化铝夹杂第2炉钢中的铝酸稀土复合夹杂物7第3炉钢 中的稀土复合型夹杂匆耳（1喻】10Al0 IF<109第3炉钢 中的铝酸稀土夹杂物1000-8

4、00-600-400-200-1000-800-600-400- 200-第4炉钢中的铝酸稀土夹杂物AI2W-600-500-100500第4炉钢 中的稀土硫氧化物夹杂物洁;奔钢 中用稀土变质氧化铝夹杂物的条件日本相关专利文献报道的要想在洁净钢中用稀 土变质氧化铝夹杂物，并且得到良好效果，稀 士和T0的关系应满足：-30 < RE(ppm) -TO *280/48 < 50第4炉钢中RE/TO=9.2 ,满足专利文献报道 的关系式，通过扫描电镜观察发现：夹杂物取 得了良好的变质效果，与国外研究结果相吻合, 其余炉次的RE/TO没能满足以上关系式，均 没能取得较好的变质效果。洁;多钢

5、中用稀土变质氧化铝夹杂物的条件通过第1炉和第2炉，第4炉和第1炉的夹 杂物对比，发现在稀土含量较低的情况 下，采用RE2稀土铝合金没有有效的变质 夹杂物，在稀土含量高的情况下，采 用RE1稀土合金的能变质夹杂物，因此在 本实验条件下，变质夹杂物取决于稀土 含量的高低，与采用高牌号或者低牌号 的稀土合金没有明显的相关性。夹杂物生成的热力学分析稀土铝合金加入到轴承钢中可能发生的反应如下：A1 + 3/2 0 = 1/2 A他 G0 = -632170 + 195. 0T(1)Ce + 3/2 0 = 1/2 3。3 Ge = -714380 + 179. 74T(2)Ce + Al +3 0 =

6、Ce Al 03(S) Ge = -1366460 + 364. 3T(3)Ce + A12O3(S) = Ce Al O3(S) + Al G« = 423900 - 247. 3T(4)Ce Al O3(S) +Ce + S = Al + O+ Ce2 O2S(S) Ge = -28550 + 18. IT(5)(4) Ce + A12O3(s) = CeAlOJS) + Al1560 下，反应(4)中 46。= -29. 4KJ, aRE / aAl>0.16。铝酸稀土的生成主要以式4的方式进行。 CeA103(S) + Ce + S = Al + 0+ Ce202s (

7、S)(5)电镜下第1炉钢中发现了单独的AI2O3夹杂，而在第3,第4炉 中发现了 REAlOj以及稀土硫氧化物，.没有发现单独的AI2O3， 进一步验证了稀土铝酸盐是以式5的方式生成。当稀土含量曹麒卷露“精懿氟E瓶糠般誉疆给加S,结论 稀土在洁净轴承钢中能变质氧化铝夹杂生成铝酸稀土, 熊否生成与钢中RE/TO比值密切相关，RE/TO过高 成过低均未能生成REA1()3. RE含量很低时，钢中的夹杂物仍为氧化铝和硫化物， RE含量高时，钢中的夹杂物主要是铝酸稀土和稀土硫 氧化荡。 普力学计算表明稀土变质氧化铝生成稀土铝酸盐的原Ce + A12O3(s) = CeAlOJS) + Al1560c时，当aRE /