Terra rara pode efetivamente melhorar a tenacidade do aço fundido

Como todos sabemos, adicionar uma quantidade adequada de elementos de terras raras aos materiais de aço terá um impacto significativo na estrutura e no desempenho do material. Normalmente, os elementos de terras raras no aço são adicionados em 0.05% ~ 0.20%. Como a proporção dos raios atômicos da terra rara para o ferro excede em muito 15%, e a diferença na eletronegatividade entre a terra rara e o ferro é muito grande, eles não conduzem à formação de solução sólida, portanto, a solubilidade da terra rara no aço é muito baixo. A maioria dos elementos de terras raras no aço existe na forma de compostos de terras raras, principalmente óxidos de terras raras e sulfetos de terras raras.

A Escola Técnica e Profissional Aeronáutica de Xi'an realizou pesquisas sobre o efeito da adição de elementos de terras raras ao aço fundido em sua estrutura e desempenho. Eles usaram aço fundido ZG35CrMnSi como o material de teste, e o aditivo de terra rara usado foi terra rara misturada. Considerando que o material de teste contém uma certa quantidade de enxofre e a perda ao adicionar elementos de terras raras, a faixa de adição de terras raras é de 0.23% ~ 0.38%, esta adição se refere à quantidade total de terras raras adicionada ao aço fundido durante a fundição. Compare a estrutura e o desempenho dos dois conjuntos de amostras com e sem elementos de terras raras. A fundição de aço é fundida em um forno de indução de frequência intermediária, e a fundição é preparada por fundição de investimento. Em seguida, a peça de teste é aquecida a 900 ° C + 670 ° C para resfriamento de ar e, em seguida, aquecida a 890 ° C para têmpera em óleo; então 570 ~ 630 ° C fogo.

Os resultados do teste comparativo mostram que a terra rara tem pouco efeito na resistência do aço fundido, mas tem um efeito significativo na tenacidade do aço fundido. A resistência ao impacto é aumentada em 43% e a taxa de alongamento em 13.3%. A inspeção da microestrutura mostra que a sorbita temperada da estrutura de aço fundido sem elementos de terras raras é relativamente grossa e seu tamanho de grão é cerca de 5; entre eles, os caroços cinzentos são inclusões de MnS, que não se distribuem por toda a superfície inspecionada. Em geral, a morfologia do MnS é principalmente angular. A estrutura da amostra do aço fundido com elementos de terras raras é uniforme e sorbita de têmpera fina, e o tamanho de grão é de cerca de 8-9. Isso mostra que a estrutura do aço fundido pode ser refinada após a adição de elementos de terras raras.

Além disso, após a adição de elementos de terras raras, o efeito de dessulfuração do aço não é óbvio, mas tem uma influência maior na morfologia do MnS. Quando os elementos de terras raras não são adicionados, o MnS no aço tem a forma de tiras ou blocos com arestas e cantos; depois de adicionar os elementos de terras raras, o sulfeto é aproximadamente esférico e a distribuição é relativamente dispersa em relação à amostra sem os elementos de terras raras, mas apenas em alguns lugares. Você pode ver faixas ou blocos de inclusões de sulfeto. Na fratura da amostra sem elementos de terras raras, o MnS é concentrado e dendrítico. A fratura da área de inclusão de MnS é principalmente uma fratura intergranular, e fissuras secundárias intergranulares podem ser vistas localmente.

Nas amostras com elementos de terras raras, a fratura é a fratura transgranular dúctil. Mesmo na área onde os sulfetos estão concentrados, o metal da matriz ainda é fratura transgranular dúctil. O aço fundido adicionado com elementos de terras raras elimina os sulfetos dendríticos e os transforma em hastes esféricas ou não angulares e sulfetos de terras raras maciças, o que é benéfico para a melhoria da tenacidade.

Estudos têm apontado que o princípio de refinamento do elemento de terras raras pode ser devido às seguintes razões:

(1) As inclusões de sulfetos e óxidos formados pela adição de elementos de terras raras ao aço podem se tornar núcleos de cristal não espontâneos de aço, que podem refinar cristais equiaxiais e encurtar regiões de cristal colunar.

(2) A solubilidade dos elementos de terras raras na fase sólida é muito pequena. Uma vez que o aço derretido é solidificado, as terras raras são enriquecidas na fase líquida na frente dos cristais em crescimento, evitando que os cristais cresçam, tornando os grãos refinados.

(3) Elementos de terras raras tendem a se acumular nos contornos dos grãos, reduzem a tensão interfacial da liga e reduzem a força motriz para o crescimento dos grãos, inibindo assim o crescimento dos grãos de austenita. Correspondentemente, a martensita em flocos formada por têmpera também é menor. .

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