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行 业：建材 管材管件 无缝管
发布时间：2020-11-24
合金元素与铁、碳的相互作用
合金元素加入钢中后，主要以三种形式存在钢中。即：与铁形成固溶体；与碳形成碳化物；在高合金钢中还可能形成金属间化合物。
1. 溶于铁中
几乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入铁中, 形成合金铁素体或合金奥氏体, 按其对α-Fe或γ-Fe的作用, 可将合金元素分为扩大奥氏体相区和缩小奥氏体相区两大类。
扩大γ相区的元素—亦称奥氏体稳定化元素, 主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等, 它们使A3点(γ-Fe α-Fe的转变点)下降, A4点( γ-Fe的转变点)上升, 从而扩大γ-相的存在范围。其中Ni、Mn等加入到一定量后, 可使γ相区扩大到室温以下, 使α相区消失, 称为完全扩大γ相区元素。另外一些元素(如C、N、Cu等), 虽然扩大γ相区, 但不能扩大到室温, 故称之为部分扩大γ相区的元素。
缩小γ相区元素——亦称铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它们使A3点上升, A4点下降(铬除外, 铬含量小于7%时, A3点下降; 大于7%后,A3点迅速上升), 从而缩小γ相区存在的范围, 使铁素体稳定区域扩大。按其作用不同可分为完全封闭γ相区的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分缩小γ相区的元素(如B、Nb、Zr等)。
钢水脱氧不良是造成连铸坯表面皮下气泡、针孔的主要原因之一。当钢水脱氧不良时，钢中所含有的富氧就会与钢中的碳发生反应生成CO气体，在钢液凝固过程中,若钢中的CO气泡不能及时逸出而随坯壳一起凝固就会形成气泡缺陷。
脱氧不良主要与转炉出钢终点控制差有关，如终点出钢碳过低、出钢过程下渣、脱氧合金加入不足等都有可能导致钢水中氧含量过盛而导致铸坯出现皮下气泡缺陷；从大量的轧材改尺数据中分析发现，仅个别炉次存在脱氧剂加入不足、终点出钢碳为0.05%、0.06%过低的现象外，其它多数问题炉次的脱氧剂加入量均满足工艺要求且终点出钢碳基本维持在0.08%以上。钢水终点碳含量与氧含量的关系如图3所示。
为进一步分析造成铸坯气泡缺陷的原因，判断轧材边部“雨点状”缺陷是否由于钢中氧含量过高所致，于轧材切割现场取三个边部存有“雨点状”缺陷且不同炉次的切割边角料做氧氮分析，切割边角料试样编号分别为1#、2#、3#；从化验结果得知，所取的三个试样中的氧含量均未超过0.0035%，因此可断定，近阶段铸坯气泡缺陷并非由于钢水脱氧不良所致。
Q345B 钢的工艺路线：优质铁水→LD（100t 顶底复吹转炉）→LF（100t 精炼炉）→CCM（1600×180、220、250mm 2 板坯连铸机）。
气泡产生的原因
依据气泡所在的位置，将露出表面的称之为表面气泡，未露出表面的称之为皮下气泡。前者在未经清理的铸坯表面即可观察到，而后者只有在对铸坯表面进行火焰清理之后才可观察到。
中板厂轧材边部的气泡缺陷可分为两类：类气泡实际为皮下夹渣，主要与结晶器保护渣的卷入有关；一般零星出现的气泡缺陷有可能是此类原因导致的。第二类气泡缺陷主要是由钢水中的气体引起的；在钢水凝固过程中，钢液中所溶解的气体的分力大于钢水自身的静压力与大气压之和时就会产生气泡，若这些气泡不能从钢水中及时逸出，钢水凝固形成铸坯后就会造成皮下气泡缺陷。因我厂的Q345B生产过程中多表现为整炉出现气泡，而类气泡属零星出现，所以可排除类气泡，断定Q345B钢铸坯气泡为钢水中气体含量过高所致。
由于气体含量过高导致的板材气泡缺陷根源在于铸坯在浇注过程中已形成的宏观气泡，连铸过程铸坯产生气泡的主要原因有3 类：脱氧不良、过程吸气（空气、保护性气体）及水汽（潮湿的添加料和耐材），而炼钢工序出现上诉3种情况主要体现为终点状况差、强脱氧剂加入不足、钢水二次氧化、加入料潮湿、钢包等功能性耐材预准备使用把关不严等诸多环节问题均可归属于上述气泡产生的3大类原因之中。
合金元素影响加热时奥氏体形成的速度和奥氏体晶粒的大小。
(1)对奥氏体形成速度的影响： Cr、Mo、W、V等强碳化物形成元素与碳的亲合力大, 形成难溶于奥氏体的合金碳化物, 显着减慢奥氏体形成速度；Co、Ni等部分非碳化物形成元素, 因增大碳的扩散速度, 使奥氏体的形成速度加快；Al、Si、Mn等合金元素对奥氏体形成速度影响不大。
(2)对奥氏体晶粒大小的影响：大多数合金元素都有阻止奥氏体晶粒长大的作用, 但影响程度不同。强烈阻碍晶粒长大的元素有：V、Ti、Nb、Zr等；中等阻碍晶粒长大的元素有：W、Mn、Cr等；对晶粒长大影响不大的元素有：Si、Ni、Cu等；促进晶粒长大的元素：Mn、P等。
