2015年我国碳素钢行业投资前景分析

　　据碳素钢行业投资了解，近日，巴西学者通过实验研究了碳含量和变形温度对两种普通碳素钢在超晶细化时的影响。通过热扭转试验对选取的钢试样进行塑性大变形。视测试温度而定，这两种钢最终的显微组织结构中都含有超细的铁素体晶粒和分散的渗碳体颗粒。现对2015年我国碳素钢行业投资前景分析。随着变形温度的升高，铁素体晶粒的尺寸也会随之增大。而且，这两种钢在超晶细化时都会达到一个临界应变。

　　该实验通过热扭转试验进行了SAE 1010低碳钢和SAE 1045中碳钢的塑性大变形。主要结论如下：第一，通过扭转试验进行大变形可以产生极微小的铁素体晶粒。第二，低碳钢获得最小的晶粒尺寸是0.6μm。最小的晶粒尺寸随着碳含量的增加而减小。中碳钢获得的铁素体晶粒平均尺寸为 0.4μm。第三，在变形时存在着一个最小的临界应变，超过这个应变，不会进一步获得比较有意义的细化晶粒。对于低碳钢这个临界应变是3，对于中碳钢是 1.8。第四，对于晶粒细化存在着一个最小的临界应变，这个应变值随着碳含量的增加而降低。第五，实验结果可用Kocks-Mecking模型和相互独立的ρ和ε两个参数进行定性分析和解释。

　　白点在钢材纵、横断面酸浸试片上，出现的不同长度无规则的发纹。它在横向低倍试片上呈放射状、同心圆或不规则分布，多距钢件中心或与表面有一定距离。型钢在横向或纵向断口上，呈圆形或椭圆形白亮点(图5)。直径一般为3～10mm。

　　板钢在纵向、横向断口上白点特征不明显，而在z向断口上呈现长条状或椭圆状白色斑点。采用断口检查白点时，最好把试样先进行淬火和调质处理。

　　钢坯上出现白点，经压力加工后可变形或延伸，压下率较大时也能焊合。

　　白点缺陷对钢材力学性能(韧性和塑性)影响很大，当白点平面垂直方向受应力作用时，会导致钢件突然断裂。因此，钢材不允许白点存在。

　　白点产生的原因，一般认为是钢中氢含量偏高和组织应力共同作用的结果。奥氏体中溶解的氢，在冷却相变过程中，其溶解度显著降低，所析出的氢原子聚集在钢材微孔中或晶间偏析区或夹杂物周围，结合成氢分子，产生巨大局部压力，当这种压力与相变组织应力相结合超过钢的强度时，则产生裂纹，形成白点。

　　白点多在高碳钢，马氏体钢和贝氏体钢中出现。奥氏体钢和低碳铁素体钢一般不出现白点。

　　消除白点的措施主要是改进冶炼操作，采用真空处理，降低钢水氢含量和采用钢坯(钢材)缓冷工艺。

　　偏析钢材成分的严重不均匀。这种现象不仅包括常见的元素(如碳、锰、硅、硫、磷)分布的不均匀性，还包括气体和非金属夹杂分布的不均匀性。

　　碳素钢投资前景报告显示，偏析产生的原因是钢水在凝固过程中，由于选分结晶造成的。首先结晶出来的晶核纯度较高，杂质遗留在后结晶的钢水中。因此，结晶前沿的钢水为碳、硫、磷等杂质富集。随着温度降低，杂质凝固在树枝晶间，或形成不同程度的偏析带。此外，随着温度降低，气体在钢水中溶解度下降，在结晶前沿析出并形成气泡上浮，富集杂质的钢水沿上山轨迹形成条状偏析带。由于偏析在钢锭上出现部位不同和在低倍试片上表现出形式各异，偏析可分为方形偏析、“V”、“^”形偏析、点状偏析、中心偏析和晶间偏析等。

　　另外，脱氧合金化工艺操作不当，可以造成严重的成分不均。保护渣卷入到钢水中造成局部增碳。这些因素使钢材产生偏析的程度往往超过由于选分结晶造成的偏析。

　　偏析影响钢材的力学性能和耐蚀性能。严重偏析可能造成钢材脆断，冷加工时还会损坏机械，故超过允许级别的偏析是不允许存在的。

　　偏析程度往往与锭型、钢种、冶炼操作和浇铸条件有关。合金元素、杂质和气体的偏析，随浇铸温度升高和浇铸速度加快，偏析程度愈严重。连铸钢采用电磁搅拌可以减轻偏析程度。另外，增加钢水洁净度是减轻偏析的重要措施。

　　非金属夹杂钢中含有与基体金属成分不同的非金属物质(图7)。它破坏了金属基体的连续性和各向同性性能。

　　按非金属夹杂的来源可分为内生夹杂、外来夹杂及两者混合物。内生夹杂是由脱氧和结晶时进行的各种物理化学反应形成的，主要是钢中氧、硫、氮同其他成分间的反应产物，如Al2O3等。内生夹杂的特点是颗粒小，在钢内分布均匀，它与脱氧方法和化学成分有密切关系。外来夹杂是指钢中混入耐火材料、炉渣、钢包渣和模内保护渣等外来物质。外来夹杂的特点是尺寸大，成分结构复杂，分布不规则，具有很大的偶然性。空气对钢水的二次氧化会形成外来夹杂。在炼钢过程中，外来夹杂与内生夹杂往往会形成两者的混合物，具有两者的共同特点，使检验者难以分辨其来源。非金属夹杂按颗粒大小可分为亚显微、显微和大颗粒夹杂三种，其颗粒尺寸分别为<1μm、1～100μm和>100μm。大颗粒夹杂往往出现在钢锭沉淀晶区和皮下位置。连铸钢上弧区有时也发现大颗粒夹杂。

　　按非金属夹杂本身性质，可以分为塑性夹杂和脆性夹杂两种。塑性夹杂在热加工过程中，随金属一起发生变形，如MnS;而脆性夹杂，随热加工金属的变彤发生破碎，如Al2O3。当非金属夹杂熔点特别高时，在钢中一生成就以固态形式存在，这类非金属夹杂物在热加工时既不变形，也不破碎，保持其原来形状，如 TiN。对于熔点很低的夹杂，从最后结晶母液中排除，此时多沿初生奥氏体晶界呈网状薄膜析出，如FeS。

　　钢中非金属夹杂对钢材的强度、伸长率、韧性和疲劳强度有不同程度的影响。按使用要求，根据中国国家非金属夹杂标准评定钢材夹杂级别。钢材中不允许存在严重危害钢材性能的大颗粒夹杂。

　　保证出钢和浇铸系统清洁，采用吹氩、渣洗、喷粉、真空处理等炉外精炼措施及保护浇铸措施，可以减少钢中非金属夹杂。

　　疏松钢材截面热酸蚀试片上组织不致密的现象(图8)。在钢材横断面热酸蚀试片上，存在许多孔隙和小黑点子，呈现组织不致密现象，当这些孔隙和小黑点子分布在整个试片上时叫一股疏松，集中分布在中心的叫做中心疏松。在纵向热酸蚀试片上，疏松表现为不同长度的条纹，但仔细观察或用8～10倍放大镜观察，条纹没有深度。用扫描电子显微镜观察孔隙或条纹，可以发现树枝晶末梢有金属结晶的自由表面特征。

　　疏松的成因与钢水冷凝收缩和选分结晶有关。钢水在结晶时，先结晶的树枝晶晶轴比较纯净，而枝晶问富集偏析元素、气体、非金属夹杂和少量未凝固的钢水，最后凝固时，不能够全部充满枝晶间，因而形成一些细小微孔。

　　钢材在热加工过程中，疏松可大大改善，但当钢锭疏松严重时，压缩比不足或孔型设计不当时，热加工后疏松还会存在。严重的疏松视为钢材缺陷，当疏松严重时，钢材的力学性能会受到一定影响。但根据钢材使用要求，可以按标准图片评定钢材疏松级别。

　　采用提高钢水纯净度、加快冷却速度、连铸用电磁搅拌和减少枝晶等措施，可以减少疏松。

　　带状组织热加工后的低碳结构钢，其显微组织铁素体和珠光体沿轧向平行排列，呈带状分布，形成钢材带状组织。

　　带状组织形成的机制一般有3种：(1)通常，在低碳钢中，当树枝晶间富集磷、硫等杂质，钢材经热加工后，非金属夹杂被拉长。如硫化物，而奥氏体在冷却过程中先共析铁素体沿硫化物夹杂形核和长大，形成铁素体条带。同时，铁素体形成时向铁素体条带两侧排碳，也形成了珠光体条带。(2)当低碳钢中含锰较高时，先凝固的树枝晶晶干成分较纯，形成铁素体条带。而枝晶间含锰、碳、硫、磷等杂质，而且铁素体条带也向枝晶间排碳，形成珠光体条带。(3)当热加工终轧温度较低时，在双相区轧制也能形成带状组织。

　　带状组织实质上是钢材组织不均匀的一种表现，影响钢材性能，产生备向异性。带状组织降低钢材塑性、冲击韧性和断面收缩率，特别是对横向力学性能影响较大。

　　根据钢材的使用要求，可以按中国国家带状组织评级标准图片来评定钢材带状组织的级别。

　　降低钢中夹杂和树枝晶成分偏析是减轻钢中带状组织的主要措施。

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