含硅锰母合金烧结钢机理研究
FCB法新型烧结焊剂焊接工艺及力学性能研究
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华中科技大学硕士学位论文
1绪 论
1.1 引言
焊接技术是船舶工业的关键工艺技术之一，焊接工时不仅占船体建造工时 30 ％～40％，而且焊接技术约占船体建造成本的 30％～50％，所以船体的焊接技术对 船舶的建造质量、进度及服役寿命均起着举足轻重的作用[1]。虽然埋弧自动焊对相 当厚的板材，也能高效率地从两面进行单层焊接，但这种方法，必须先从一面焊 接，然后反转焊接另一面，反转钢板需要相当长的时间，不但使工作效率高的埋弧 焊方法的电弧利用率降低，而且对厂房的高度及起重设备的数量都有较高的要求。 如果板材能不用反转，而采用单面焊双面成形多丝埋弧焊工艺，则可以大幅度地提 高内场拼板的焊接效率，而且能使工序实现流水作业。为此，近几年来国内各造船 厂相继从国外引进了这种先进的平面分段流水线，并在生产中广泛应用，从而缩短 了平面分段的建造周期，为确保分段的储备量提供保证。
华中科技大学硕士学位论文
摘要
由于 FCB 法（焊剂铜衬垫法单面焊双面成形焊接工艺）焊接线能量达到 100kJ 以上，焊接速度达到 60～90cm/min，普通烧结焊剂难以保证 FCB 法的焊接工艺性 能，也难以保证船用高强度 E 级钢 FCB 法对接接头的力学性能，特别是含低温冲 击韧性。
本文开发出了适用于船用高强度 E36 钢的 FCB 法焊接的新型表面烧结焊剂， 渣系为 MgO-CaO-CaF2-Al2O3-SiO2，碱度 BIIW 为 2.1。研究了渣系中主要成分对焊 接工艺性能的影响，所研制的 FCB 法新型烧结焊剂配合焊丝 H10Mn2、H08A 和衬 垫焊剂 DQ·FCB-1R，在焊接速度为 65cm/min，焊接线能量为 110kJ/cm 条件下进行 FCB 法焊接，焊接过程电弧稳定，焊缝成形性美观，脱渣性能好。
催化剂强化烧结过程的机理研究
催化剂强化烧结过程的机理研究傅菊英(中南工业大学矿物工程系)摘要为研究催剂强化烧结过程的机理进行了试验，结果表明：催化剂可以提高磁铁矿的氧化速度，降低焦粉热解温度。
将0.02%催化剂加到焦粉中，焦粉的开始热解温度从460℃降到365℃，热解终止温度从720℃降到560℃。
分别将0.01%催化剂加入到钒钛磁铁精矿和低氟磁铁精矿中，烧结矿利用系数提高0.04~0.0512h m t --⋅⋅和0.02~0.0312h m t --⋅⋅，TI 分别从66.8%提高到68.7%和从63.82%提高到67.16%，每吨烧结矿固体燃耗降低3kg 。
关键词烧结氧化催化剂磁铁矿焦炭 INVESTIGATION OF THE MECHANISM OF CATALYST’S STRENTHENING SINTER PROCESSINGFu JuyingAbstract Test result indicated that the catalyst can increase oxidation rate ofmagnetite and decrease the initial temperature of heat decomposition of coke.By adding 0.02%catalyst the initial temperature of heat decomposition of coke was decreased from 460℃to 365℃,the final temperature of heat decomposition was decreased from 720℃to 560℃.By respectively adding 0.01%catalyst to vanadium-titan magnetite concentrate o r low-fluorine concentrate,sinter productivity was increased by 0.0412h m t --⋅⋅to 0.512h m t --⋅⋅and 0.0212h m t --⋅⋅)to 0.0312h m t --⋅⋅,the tumbler strength was respectively increased from 66.8%to 68.7%and from 63.82%to 67.16%.The solid fuel consumption was decreased by 3kg/t.Keywords sinter ，oxidation ，catalyst ，magnetite ，coke1前言随着高碱度厚料层、低温烧结、小球团烧结等技术的发展和推广，我国以细精矿为主的烧结矿产质量有很大的提高，数量上基本上能满足高炉需要。
烧结生产理论研究与工艺进展(2014高级研修班报告 杨永斌)
CF % CaO 38.57% 56 R 2.5 CaO Fe2O3 SiO2 % 216 4.0%
2.1 偏析成矿固结理论基础—液相量与液相成分 2）高硅矿烧结
当 SiO2提高时，维持碱度不变将增加过剩碱含量：
高炉渣过剩碱量：
烧结矿带入的过剩碱量：
n(CaO过剩 ) R SiO2 / 56 2SiO2 / 60 SiO2 (R / 56 1 / 30)
热交换
Tg
蓄热效应：
上层燃料化学 热一部分用于下层 物料的预热
料层 下部
T'=Tg-Ts
温度
（预先升温）
2.3 烧结传热规律与料层蓄热基础—蓄热作用 2）蓄热分析
传 热 方 向 Tg=T原始料
Tg>T原始料 热废气
热烧 结饼
可利用蓄热率：总蓄量中可被利用的部分所占 的百分比 未被利用的部分：
烧结饼带走
1 堆 真
A：28mm,ε=0.365 B：14mm,ε=0.365 C：7mm,ε=0.365
等径颗粒：ε与粒径无关 不等径颗粒： ε下降 粒径相差大，比例接近， ε下降大
2.2 烧结料层气体运动规律—料层阻力特性 2）孔隙率、粒径与料层阻力的关系
管道气流阻力（拉沃隆科夫公式）：
冶炼。
铁矿粉造块是现代钢铁联合企业中物料处理量居
于第二位（仅次于炼铁）、能耗居于第三位（仅
次于炼铁和轧钢）的重要生产工序。 目前，我国铁矿粉造块生产规模已达 10 亿吨 / 年。
1. 我国铁矿粉烧结的现状与挑战-2
原料类型及特性正在变化
非传统含铁原料增加
优质炼铁原料短缺
降低原料成本的需要 细粒高铁低硅铁精矿 选矿技术的发展
烧结Nd_Fe_B磁体的微观结构和冲击韧性研究
烧结Nd-Fe-B磁体的微观结构和冲击韧性研究*胡志华1)2) 连法增1) 朱明刚2) 李 卫2)1)(东北大学材料各向异性与织构教育部重点实验室,沈阳 110004)2)(钢铁研究总院功能材料研究所,北京 100081)(2007年4月21日收到;2007年6月6日收到修改稿)对烧结Nd15Fe72-x Co y Nb x B8(y=0,5;x=0,0 5,1 0,1 5,2 0,2 5)永磁体的微观结构和冲击韧性及二者间的关系进行了研究.结果表明,添加Nb能够改善Nd-Fe-B磁体的微观结构,提高磁体的冲击韧性.当无Co磁体中Nb的原子百分含量为1 5%时,其冲击韧性达到最大;对于添加了Co的磁体,其冲击韧性的变化不明显,并且明显低于不含Co磁体的冲击韧性.对磁体的微观结构研究表明,影响磁体冲击韧性的因素很多,其中烧结磁体的晶界厚度及其形状是影响冲击韧性的主要因素.关键词:Nd-Fe-B,冲击韧性,微观结构,晶界PACC:7550V,6220M*国家自然科学基金(批准号:50771035)资助的课题.E-mail:huz hihua-1@163 com1 引言烧结Nd-Fe-B永磁材料自诞生之日起就得到了广泛的重视,人们对其磁性能和微观结构做了大量的研究,特别是在添加微量元素改善磁体的综合磁性能方面取得了巨大的成就[1 3].然而,由于烧结Nd-Fe-B永磁材料是以Nd2Fe14B金属间化合物为基体的合金,具有复杂的晶体结构,滑移系少,脆性很大,使得机械加工困难,增加了生产成本,限制了其应用[4].近几年来,人们对烧结Nd-Fe-B永磁材料的力学性能已经做了大量的工作,取得了一些成果.Liu等人[5]研究了微量添加元素Cu,Ti等对烧结Nd-Fe-B 永磁体冲击韧性的影响,认为含有少量Nd、大量Fe 和微量元素的沉淀物是改善磁体冲击韧性的原因. Li等人[6]认为微量添加晶界合金可使磁体中晶界相的分布更加均匀,基本上消除主相晶粒直接接触的现象,使晶粒的不规则长大得到抑制,从而提高了磁体的抗弯强度.Wang等人[7]研究了稀土元素Pr,Dy 对烧结Nd-Fe-B永磁体的影响,并得出结论:随着Dy含量的增加,磁体的冲击韧性增加;随着Pr含量的增加,磁体的冲击韧性降低.Jiang等人[8]认为添加适量的Co能显著提高磁体的抗弯强度,添加Ti, Al对磁体的强度基本上没有作用.Nb作为一种微量添加元素,对烧结Nd-Fe-B永磁体磁性能和微观结构的影响已进行了大量的研究[9,10],但其力学性能方面的研究较少.因此,本文研究了Nb对烧结Nd-Fe-B永磁体微观结构和冲击韧性的影响,旨在弄清磁体的微观结构与冲击韧性的关系.2 实验方法按照Nd15Fe72-x C o y Nb x B8(y=0,5;x=0,0 5, 1 0,1 5,2 0,2 5)的成分配比,称取相应质量的工业原材料,其中B,Nb分别以B-Fe,Nb-Fe的形式加入,然后在氩气保护下用电弧炉冶炼成合金铸锭.将合金锭粗破碎并在汽油介质的保护下用振动球磨机磨成平均粒度为4 5 m的粉体,在约1 5T的磁场中取向成型,经等静压压制后在1100 烧结2h, 900 回火1h,600 热处理2h.最终磁体用电火花切成直径10mm,高度4mm的圆柱,用自由落锤装置测量样品的冲击韧性.装置中所用落锤的质量m 为48 335g,锤头半径大约2mm,测量高度为0 1000mm范围内.落锤从一定高度升起,然后做自由第57卷第2期2008年2月1000-3290 2008 57(02) 1202-05物 理 学 报AC TA PHYSIC A SINICAVol.57,No.2,February,20082008Chin.Phys.Soc.落体运动,瞬间撞击样品,其撞击高度逐渐升高直到样品脆裂,记录下最后一次的撞击高度.每种成分测量四个样品的撞击高度,取它们的平均值h 作为最后的结果.样品的冲击能W 就是冲击样品所消耗的势能(mgh ),用来表征样品的冲击韧性.用J MS -6400扫描电子显微镜观察磁体的微观结构.图2 Nd15Fe 72-x Nb x B 8系列烧结磁体的显微形貌3 结果与讨论3 1 Nb 对磁体冲击韧性的影响图1为烧结磁体在不同Nb 含量下的冲击能.从图中可以看出,两类成分的烧结Nd -Fe -B 永磁体冲击能都是先增加后减少,但达到最大值时Nb 的原子百分含量不相同.对于不含Co(y =0)的烧结Nd -Fe -B 永磁体,Nb 的原子百分含量为1 5%时达到最大值,并且冲击能的变化非常明显.含Co(y =5)的烧结Nd -Fe -B 永磁体,Nb 的原子百分含量为1 0%时达到最大值,但是冲击能随Nb 含量的变化并不明显,且其冲击能低于不含Co 的烧结Nd -Fe -B 永磁体.这说明,添加5%(原子百分比,本文同)含量的Co 降低了磁体的冲击能,并且减弱了Nb 对磁体冲击能的影响.也就是说,无Co 含Nb 磁体的冲击韧性优于含Co 和Nb 磁体的冲击韧性.图1 Nd 15Fe 72-x Co y Nb x B 8(y =0,5)磁体冲击能随Nb 含量的变化曲线3 2 Nb 对磁体微观结构的影响图2和图3分别为不含Co 和含Co 磁体的显微12032期胡志华等:烧结Nd -Fe -B 磁体的微观结构和冲击韧性研究组织形貌,图4为图2和图3中黑色箭头处的能谱图.从图4可以看出黑色箭头处是一种主要含NbFe 的化合物,其中Nb与Fe的原子百分含量比大约为1 1.这种NbFe化合物存在于晶粒之间,阻碍了晶界的移动,使得烧结Nd-Fe-B永磁体的晶粒均匀化和规则化,使条形、四边形等含有尖锐棱角的、形状极不规则的晶粒和尺寸过大或过小的晶粒大为减少甚至消失[8].从图2可以看出晶粒之间由点接触过渡到面接触,结合得更加紧密,富Nd相的分布更加均匀,晶界相比不添加Nb时要厚,并且出现了晶粒之间部分接触甚至完全接触的现象.随着Nb含量的增加,NbFe化合物的分布越来越广,当Nb含量太大时,反而阻碍了磁体的烧结,使得小晶粒大量出现,形成了 窝 ,大大降低了磁体的磁性能.从图3可以看出含Co磁体中添加Nb并没有增宽磁体的晶界,相反随着Nb含量的增加,磁体的晶界宽度降低,晶图3 Nd15Fe72-x Co5Nb x B8系列烧结永磁体的典型显微形貌界变细,极大地增加了磁体的矫顽力.图4 图2和图3中箭头所指处的能谱图及成分3 3 磁体微观结构与冲击韧性的关系烧结Nd-Fe-B永磁体的断裂机理主要是沿晶断裂,它是一种典型的脆性断裂,不同于烧结Sm2Co17型永磁材料的微观断裂机理[11].箭头处的NbFe化合物存在于两晶粒之间,少量的这种化合物能对晶界起到强化作用,有助于磁体冲击韧性的提高.随着Nb含量的增加,NbFe化合物的分布增大,导致了磁体的冲击韧性下降[12].从图2中可以看出,Nb的加入使得磁体的晶界更加清晰平滑,并且出现了一些晶粒部分接触甚至完全接触的现象,增加了晶界的厚度,从而改变了晶界的形状,增大了晶粒间的断裂应力,大大提高了磁体的冲击韧性.此现象与陶瓷材料中晶须补强,产生桥联效应而使韧性增加相似.从图3中可以看出,Nb的加入对磁体的晶界影响不大,晶界的清晰光滑程度不如图2中的磁体,并且晶粒之间部分或者完全接触的现象减少,晶界形状与不添加Nb时相似,随着Nb含量的增加,晶界变薄,降低了磁体的冲击韧性.因此它的冲击韧性变化不大,也就是说,大量的Co的加入使得Nb对磁体晶界厚度的影响减弱了,进一步导致其冲击韧性变化不明显.对比图2和图3可以看出,适量的NbFe化合物可以改善磁体的冲击韧性,但对磁体冲击韧性起主要作用的是晶界厚度与形状.这也是不含Co磁体的冲击韧性明显优于含C o磁体的原因.1204物 理 学 报57卷4 结 论添加Nb可以在烧结Nd-Fe-B磁体中形成一种NbFe化合物,少量的这种化合物能够改善磁体的微观结构,提高其磁性能和冲击韧性.对于不含Co的烧结Nd-Fe-B磁体,添加Nb使得一些晶粒之间部分或者完全接触.同时,磁体的晶界变宽,大大提高了磁体的冲击韧性.当无Co磁体中Nb的原子百分含量为1 5%时,其冲击韧性能达到最大值.对于含C o的烧结Nd-Fe-B磁体,Nb的添加对其冲击韧性的改变不太明显,并且其冲击韧性能明显低于不含Co的磁体.[1]Pandian S,Chandrasekaran V2002J.Appl.Phys.926082[2]Ki m A S,Camp F E1996J.Appl.Phys.795035[3]Zhang R,Liu Y,Li J,Ma Y L,Gao S J,Tu M J2007Acta Phys.Sin.56518(in Chines e)[张 然、刘 颖、李 军、马毅龙、高升吉、涂铭旌2007物理学报56518][4]Zhou S Z,D ong Q F2004Supe rmagnets:Rare-earth&Iron SystemPe rmanent Magnet(Beijing:Metallurgical Indus try Press)p535(i nChinese)[周寿增、董请飞2004超强永磁体-稀土铁系永磁材料(北京:冶金工业出版社)第535页][5]Liu S,Cao D,Lees e R,Baus er S,Kuhl G E200217thInte rnational worksho p on Rare Earth Permane nt Magnets&TheirApplic ations,Delaware,Ne wark,U SA,18-22Augus t2002 [6]Li A H,Li W,Dong S Z,Li X M2006J.Magn.Magn.M ater307268[7]Wang H J,Li A H,Li W2006Inte rmetallics15985[8]Jiang J H2000Rese arch on the Im pro vement in the Mec hanicalPrope rties o f Sintered NdFeB Magnets[Ph.Dr.Thesis](Shanghai:Shanghai Ji aotong University)p47(i n Chinese)[蒋建华2000提高烧结NdFeB永磁材料力学性能的研究[博士论文](上海:上海交通大学)第47页][9]Cheng W H,Li W,Li C J2001Acta Phys.Sin.50139(inChinese)[成问好、李 卫、李传健2001物理学报50139][10]Yu L Q,Wen Y H,Yan M2004J.Magn.Magn.Mate r283353[11]Li A H,Dong S Z,Li W2002Ac ta Phys.Sin.512320(inChinese)[李安华、董生智、李 卫2002物理学报512320] [12]Liu W2004A Study on Pre paration and M e chanical Pe rformance o fNd-Fe-B Magnets[Ph.Dr.Thesis](Shanghai:Shanghai JiaotongUniversity)p117(i n Chinese)[刘 微2004Nd-Fe-B磁体的制备及其力学行为[博士论文](上海:上海交通大学)第117页]12052期胡志华等:烧结Nd-Fe-B磁体的微观结构和冲击韧性研究1206物 理 学 报57卷The m icrostructure and impact toughness ofsintered Nd-Fe-B magnets*Hu Zh-i Hua1)2) Lian Fa-Ze ng1) Zhu M ing-Gang2) Li Wei2)1)(Ke y L a bora tory for Anisotropy a nd Te xtu re o f Mate ria ls(Ministry o f Educa tion),No rthe astern Un ive rsity,Sh en yan g 110004,Ch ina)2)(Division o f Fu nction al Mate ria ls,Cen tra l Iron&Ste el Resea rch In stitute,Bei jin g 100081,China)(Received21April2007;revi sed manu scrip t received6Ju ne2007)AbstractThe e ffec ts of Nb on the microstructure and i mpact toughness of sinte redNd-Fe-B ma gnets as well as their inter rela t ion have been investiga ted.The results sho w that the addition of Nb improves the microstructure,and inc reases impact toughness of sintered ma gnets.When Nb content of the sintered ma gnets without Co is1 5at%,the maximum impact toughne ss is obtained. But for the sintered magne ts with the Co addition,the variation of impac t toughness of the magnets is not obvious,and the magnets have lower impac t ene rgy than the magnets with the Co addition.The microstruc ture of sintered ma gnets has bee n studied.It was found that many factors affec t the impact toughness of sinte red ma gnets,but the main fac tor is the width and shape of grain boundary of sintered ma gnets.Keywords:Nd-Fe-B,impac t toughness,mic rostructure,grain boundaryPACC:7550V,6220M*Project supported by the National Natural Science Foundati on of China(G rant No.50771035).E-mail:huz hihua-1@163 com。
浅析锰在粉末冶金材料中的应用
浅析锰在粉末冶金材料中的应用摘要：锰是重要的工业原料，在粉末冶金材料中有广泛应用。
该文概述锰在烧结钢、阻尼合金、铝合金、钛铝合金、钨基重合金、硬质合金等材料中的应用情况。
可以预期，在提高粉末冶金材料性能与开发粉末冶金新材料的领域中，锰将具有广阔的应用前景关键词：锰粉末冶金应用前景引言：元素锰早在1774年就被发现，但是，在钢铁工业中的重要作用直到1856年发明底吹酸性转炉，以及1864年发明平炉炼钢法之后，才为人们所认识。
现在，锰作为有效而廉价的合金化元素，已成为钢铁工业中不可缺少的重要原料。
约90%锰消耗于钢铁工业，用量仅次于铁，其余10%消耗于有色金属冶金、化工、电子、电池、农业等部门[4，5]。
锰及其化合物是生产粉末冶金材料的常用原料。
于1950年便已经被人们认识到锰在粉末冶金材料中的重要性。
此后，锰在粉末冶金工业中的应用逐渐扩大。
通过开发母合金技术和预合金技术，开发了含锰系列的高强度烧结钢。
并且，在其它粉末冶金材料中作为主要组元或添加组元，发挥了重要作用。
本文就锰在粉末冶金材料中的应用情况进行综述。
一锰在高强度烧结钢中的作用将锰和硅作为合金元素同时添加的低合金烧结钢，表现出良好的强化效果和烧结尺寸稳定性，价格便宜，具有很强的竞争优势[7，8]。
据相关报道，1250℃保温60 min烧结的Fe-3.2%Mn-1.4%Si-0.4% C合金，拉伸强度达800~1000 MPa。
烧结铁和烧结钢主要用于制造机械零件，在选择合金元素时，必须注意到其对尺寸稳定性的影响。
在一般情况下，加入硅会引起压坯在烧结时收缩，而加入锰则会引起压坯膨胀。
同时加入锰和硅，能够较好控制烧结体的外观形状和尺寸[9]。
在测定的5种成分试样的尺寸变化ΔL/L0中，发现Fe-2.0%Si-2.0%Mn和Fe-2.0%Si-4.0%Mn基本与纯铁相同，尺寸变化为1.2%~1.4%；而Fe-4.0%Mn较高，约为1.7%；Fe-2.0%Si较低，约为0.7%[10]。
硅锰铁 锰硅合金-概述说明以及解释
硅锰铁锰硅合金-概述说明以及解释1.引言1.1 概述硅锰铁和锰硅合金是两种重要的铁合金材料。
它们在冶金、能源、化工等多个领域发挥着重要作用。
硅锰铁是一种由铁、锰和硅组成的合金，具有良好的抗氧化性能和高温稳定性。
而锰硅合金是由锰和硅组成的合金，其具有优异的耐腐蚀性和机械性能。
硅锰铁主要由硅、锰、铁三种元素组成，其中硅的含量一般在15到20之间，锰的含量在65到72之间，而铁的含量则占据剩余部分。
硅锰铁具有低熔点、高导电性和高磁导率等优点，广泛应用于制造电力变压器、电动机和发电设备等。
此外，硅锰铁还可以用作冶金工业中的还原剂和脱氧剂，用于生产不锈钢、合金钢等。
锰硅合金则主要由锰和硅两种元素组成，锰的含量一般在60到75之间，硅的含量在12到27之间。
锰硅合金具有高的硬度和耐腐蚀性，广泛应用于锰钢、不锈钢等的生产中。
它还可以提高钢铁的硬度和抗磨性，并改善其机械性能。
因此，锰硅合金在汽车制造、机械加工和建筑材料等领域有着广泛的用途。
综上所述，硅锰铁和锰硅合金作为重要的铁合金材料，具有许多优异的特性和广泛的应用领域。
它们在电力工业、冶金工业以及一些特殊材料的制备中起着不可替代的作用。
未来随着科学技术的不断进步，硅锰铁和锰硅合金有望在更多领域展现出更大的潜力和应用前景。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为三个主要部分来讨论硅锰铁和锰硅合金的相关内容。
每个部分都会涵盖特定主题，并且按照以下结构进行组织。
第一部分将介绍引言，其中包含了本文的背景和目的。
在引言中，我们将对概述硅锰铁和锰硅合金的基本概念和特点，以及本文的整体文章结构进行介绍和阐述。
这将为读者提供一个全面了解本文内容的基础。
第二部分是正文，将详细探讨硅锰铁和锰硅合金的定义、制备方法和应用领域。
在2.1节，我们将对硅锰铁进行定义，并介绍其主要特点和性质。
同时，我们还将探讨硅锰铁在各行业中的广泛应用。
在2.2节，我们将着重介绍制备锰硅合金的方法。
这将包括传统的冶金方法以及现代的高新技术制备方法。
氮化硅锰、钒氮合金生产HRB500E高强度抗震钢筋应用研究
体晶粒，充分发挥了沉淀强化和细晶强化的作用，大
大改善了钢的强韧性配合， 对高强度低合金钢强度 的贡献超过了 70%[3]， 充分体现了微合金化在技术
经济方面的优势。采用钒氮微合金化技术，在较低钒
含量下可获得高强度，明显节约钒用量，降低生产成
本。 目前，国外钒氮合金化技术在高强度钢筋、结构
钢板带、 非调质钢及高碳钢线棒材等产品中获得了
V/N 比明显高于理想化学配比，钒的固溶量仍偏高， 其强化效果未得到充分发挥，造成部分 V 资源的浪 费。 为了充分发挥钒的沉淀强化作用，昆钢采用了 氮化增强剂-氮化硅锰、 钒氮微合金化生产 HRB500， 通 过 加 入 适 量 增 氮 剂 的 方 式 ， 增 加 钢 中 总 氮含量 ，使钢中 V/N 比接 近理想化 学 配 比 ，充 分 发 挥钒的强化效果。试制过程中，分别对采用钒氮微合 金化及氮化硅锰、 钒氮微合金化工艺所生产的 HRB500 钢筋中钒的析出相进行了分析， 采用电解 萃取分离的方法分析了钢筋中 V 的析出相，通过 X 衍射光谱仪分析了析出相的种类。 V 的析出相定量 分析结果如表 2 所示。可以看出，采用钒氮合金生产 HRB 500 时 ， 钢 中 61.80%V 以 V (CN) 形 式 析 出 ，
收 稿 日 期 :2009-08-19 作 者简介:陈 伟 (1973- ),男,云 南 昆 明 人,高 级 工 程 师,博 士 生,主 要 研
究方向为钢铁新产品及冶金新工艺研发; 电 话 :0871-8602203;E-mail:kgchenwei@
研究和分析。 使生产成本同比降低 30 元 /t 材，经济 和社会效益显著。
广泛应用。
1.2 成分设计
采用钒氮合金、氮化硅锰生产 HRB500，成分设
浅析连续退火炉生产硅钢的原理与工艺解读
首钢工学院毕业设计（论文）题目：浅析连续退火炉生产硅钢的原理与工艺系别：建筑与环保工程系专业：冶金技术（高端金属材料）班级：高端材料131姓名：指导教师：张红文老师2016年5 月3 日摘要本篇论文通过自己查阅的相关资料。
比较详细的介绍了硅钢生产中连续退火炉的工艺和技术。
论文主要分为三个部分。
第一部分介绍了硅钢及硅钢生产中连续退火的重要性并简单的介绍了连续退火的原理和设备情况，第二部分则介绍了硅钢生产中连续退火炉的工艺技术，其中重点介绍了在硅钢生产中退火炉的气体的操作技术；最后介绍了硅钢生产中退火炉的现状与发展前景。
关键词：冷轧；硅钢；退火炉工艺；发展目录摘要 (1)目录 (2)前言 (3)1.硅钢生产中退火炉的现状与前景 (4)1.1硅钢生产中退火炉的现状 (4)1.1.1国外退火炉的现状 (4)1.1.2国内退火炉的现状 (4)1.2未来发展前景 (5)2.硅钢生产中连续退火炉的重要性及工作原理 (6)2.1退火炉在硅钢生产中的重要性 (6)2.2退火炉的工作原理 (6)2.3退火炉设备 (7)3.硅钢生产中退火炉的工艺技术 (8)3.1退火炉点火升温 (8)3.1.1点火升温的条件 (8)3.1.2 点火升温注意事项 (8)3.2连续脱碳退火 (9)3.2.1脱碳原理： (9)3.3退火炉降温 (10)3.4退火炉抽穿带注意事项 (10)3.4.1退火炉穿带 (10)3.4.2退火炉抽带 (11)3.5退火炉气体操作 (11)3.5.1 NH混合气的使用 (11)3.5.2 N2的使用 (11)3.5.3 H2的使用 (13)3.5.4异常时的处理方法 (13)结论 (15)参考文献 (17)致谢......................................................................................................................................错误!未定义书签。
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第40卷第1期2000年1月大连理工大学学报Journal of Dalian University of Technol ogyVol .40,No .1Jan .2000材料、机械工程文章编号:1000-8608(2000)01-0070-03 收稿日期:1998-12-27; 修订日期:1999-08-30 作者简介:李 萍(1969～),女,讲师.含硅锰母合金烧结钢机理研究李 萍1, 李喜孟1, 杨宗坡2( 1.大连理工大学材料科学与工程系,辽宁大连 116024;2.东北大学材料科学与工程系,辽宁沈阳 110001)摘要:研究了Fe-6.5%SM -0.4%C 合金,在1200℃,分别保温不同时间的烧结过程.分析了烧结水淬试样的金相组织及合金元素M n 的吸收电子像.结果表明,随着烧结时间的延长,M n 元素有良好的扩散均匀性,烧结过程可大致分为固-固两相、固-液两相、瞬时液相和固相烧结.关键词:烧结;表面张力/母合金中图分类号:T B 33文献标识码:A 在粉末冶金工业中,改善铁粉质量、烧结后采用合理的热处理工艺,以及钢的合金化,是目前提高烧结钢性能的基本途径;其中钢的合金化技术尤为重要[1～3].而母合金技术的实现,又将钢的合金化推向了一个崭新的高度.在普通低合金钢中,Si 、M n 是常用的固溶强化元素,但它们又是易氧化的非碳化物形成元素[4],给合金化过程造成困难.因此,将粒度为180～200目的SM 母合金粉末与铁粉混合,经过压制、烧结处理,以实现钢的合金化.在此基础上,观察了Fe -6.5%SM -0.4%C 合金在1200℃,烧结不同时间后得到的水淬试样的金相组织,测定了距母合金中心不同位置处合金元素Mn 的分布.1 实验方案将质量分数为18%Si 、48%Mn 、1%C 、33%Fe,粒度180～200目的SM 母合金粉与水雾化铁粉(WP 200)混合,将其压制成标准拉伸试块的压坯(压制应力为735MPa ),然后将压坯在1200℃分别烧结5、15、25、45、60min ,烧结后水淬.利用金相显微镜对其金相组织进行观察,借助于电子探针、扫描电镜进行合金元素锰的成分及电子像分析.2 实验结果及其分析2.1 合金元素M n 的扩散表征合金元素扩散均匀性的标志值是Dt /L 2[5].若该值远小于1,则说明扩散过程刚开始,元素分布甚不均匀;若该值大于或等于1,则说明扩散过程已趋于均匀.当采用母合金技术实现钢的合金化时,母合金可作为合金元素稳定的扩散源,因而在成分分析的基础上,利用Dt /L 2即可分析Mn 元素的扩散过程.以下着重讨论Fe -6.5%SM -0.4%C 合金在不同的烧结时间内,距母合金中心不同位置处Mn 元素的分布及扩散均匀化程度.使用电子探针,测量不同烧结时间时距离母合金中心不同位置处Mn 的质量分数(见图1).设合金中M n 元素的起始质量分数为3.12%,将理论计算的扩散均匀性与实测值进行比较(见表1).实验证明,随烧结时间的延长,M n 元素的扩散程度加剧,分布愈来愈均匀.究其原因,在1200℃,母合金逐渐熔化,液相量增加.在表面张力作用下,液相被吸附到铁颗粒间隙之中,因而促进了锰在铁颗粒内部的扩散.表1 铁颗粒中锰元素扩散均匀性判别值Dt /L 2T ab .1 Diffusion unifor mity co efficient (D t /L 2)o f elem ent M n in ir on gr ainL / mt /min515254560计算值测量值计算值测量值计算值测量值计算值测量值计算值测量值250.1800.1600.5400.5200.900.840 1.6200.870 2.1600.850750.0200.0160.0600.0540.1000.0640.1800.0710.2400.0831000.0110.0100.0300.0260.0560.0480.0900.0570.1200.064注:L 为到母合金中心的距离;t 为烧结时间;D 为扩散系数图1 不同烧结时间内,距离母合金中心不同位置处Mn 的质量分数Fig.1 M ass fraction of M n locating master -alloy center2.2 金相分析2.2.1 固-固两相烧结阶段 烧结5m in 时,水淬试样的显微组织为铁素体+少量珠光体+白亮母合金区+原始孔隙;对应的吸收电子像表明母合金被铁颗粒包围,有较清晰的铁颗粒边界,它们之间不能完全接触,观察结果见图2(a)、图3(a).2.2.2 固-液两相烧结阶段 烧结15m in 时,金相组织为铁素体+珠光体+白亮的内有孔隙的母合金环+少量马氏体+原始孔隙(见图2(b )、图3(b )).少量的母合金熔化后,在表面张力的作用下,向铁颗粒间界扩展,致使原来的母合金区合金数量减少,形成内有孔隙的母合金环.与此同时,已熔化的母合金被吸附到铁颗粒的表面后,冷却时因体积收缩,使吸附层断裂,故在金相照片上可以看到断续的小孔隙.显然,固-液两相烧结阶段与固-固两相烧结阶段的机理有所不同.后者为纯粹的固相烧结,在母合金颗粒与铁颗粒紧密接触处,才有原子的扩散现象产生,因而锰元素的扩散距离很短.前者因有少量母合金已熔化,随着液相的扩展,增大了SM 与铁颗粒的接触面积,所以在远离中心的铁颗粒中有锰元素存在.烧结25m in,液态母合金增加,被快速吸附到铁颗粒周围,SM 与铁颗粒的接触面进一步扩大,合金元素Mn 的扩散量亦增加.从金相照片上观察,尚有少部分母合金未熔化,所以此阶段仍属固-液两相烧结过程,并以液相烧结为主(见图2(c)、图3(c )).2.2.3 瞬时液相烧结阶段 烧结45min 时,几乎见不到特别明显的白亮环,表明母合金几乎全部熔化,金相组织为马氏体+贝氏体+珠光体+铁素体(见图2(d )、图3(d )).烧结60min 时,母合金已完全扩展到铁颗粒之间,并且被吸附在铁颗粒表面.由于母合金的数量少,伴随扩散过程的进行,在金相照片上已观察不到母合金的存在,因而此过程可视为固相烧结(见图2(e )、图3(e )).图2 在1200℃,保温不同时间得到的烧结水淬试样的金相照片F ig.2 M et allog raphy phot o of w ater -quenched samples at different sintering time,1200℃71 第1期 李 萍等:含硅锰母合金烧结钢机理研究图3 在1200℃,保温不同时间得到的烧结水淬试样的电子像Fig.3 SEM photo o f water-quenched samples at differ ent sintering time,1200℃3 结 论(1)对Fe-6.5%SM-0.4%C烧结钢,在不同的烧结时间,其烧结机理各异,根据母合金的物理状态区别,分别是:固-固、固-液、瞬时液相、固相烧结.(2)烧结期间,母合金中的合金元素将向铁颗粒内部扩散.随着烧结时间的延长,在铁颗粒横截面上,由外至内Mn元素含量逐渐减少,分布愈来愈均匀,这与理论计算符合得较好.(3)随着烧结时间的延长,烧结钢的金相组织由铁素体+少量珠光体+白亮母合金区+原始孔隙,逐渐过渡到马氏体+贝氏体+珠光体+铁素体+原始孔隙.鉴于在不同的烧结时间内,烧结钢的金相组织各异,因而可以通过控制烧结时间,获得不同性能的烧结钢.参考文献:[1]刘传习,印红羽,赖和怡.Fe-P-C-Cu-M o系粉末合金的组织、性能及断口[J].粉末冶金技术,1988,4(2): 66-74.[2]M A DA N D S,G ER M A N R M,杨沛林.气体雾化金属粉末的性能[A].1986年国际粉末冶金会议论文选[C].北京:北京市粉末冶金研究所,1986.[3]ZA PF G,HO FT M AN N G,DA L A L K.Effect ofadditional alloying elements o n the pr opert ies o f sinter ed manganese steels[J].Powder Metall,1975,18(35): 215-220.[4]章守华.合金钢[M].北京:冶金工业出版社,1985.[5]李超.金属学原理[M].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1988.Study of mechanism of sintering steel containing Si-M n master alloyLI Ping1, LI Xi-meng1, YAN G Zong-po2(1.Dept.of Mater.Sci.&Eng.,Dalian U niv.of Technol.,Dalian116024,China;2.Dept.of Mater.Sci.&Eng.,Northeastern U niv.,Shenyang110006,C hina)Abstract:This paper studies the process that Fe-6.5%SM-0.4%C alloy is sintered at1200℃for5,15,25, 45,60m in respectively.The microstructure of sintering water-quenched sam ples and absorbed-electron microstructure of Mn are analyzed.The results have show n the w ell-distributed elem ent Mn and the sintering mechanism of Fe-SM-C alloy system.Key words:sintering;surface tension/master alloy72大连理工大学学报第40卷 。