炼钢过程中气体和夹杂物的冶金控制

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钢中夹杂物控制

钢中夹杂物控制

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IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇

IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇

IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究共3篇IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究1IF钢中成分及夹杂物的过程控制研究随着现代工业的不断发展,对于钢材的品质要求也越来越高。

IF钢作为一种特殊优质钢种,其在汽车、家电、建筑等领域广泛应用。

然而,IF钢中夹杂物会影响钢材的力学性能、表面和内部质量,对其材料性能和应用价值产生极大影响。

因此,如何控制IF钢中的成分和夹杂物,是IF钢制造过程中需要解决的关键问题。

IF钢是一种采用低碳、低硫、低磷的残余奥氏体钢种。

在IF钢的制造过程中,控制钢水中的成分含量是非常重要的。

其中,C、S、P元素含量对于钢材的机械性能有着重要的影响。

C元素的含量要保证适当,通常控制在0.04%-0.08%范围内,过高或过低都会使得机械性能发生损伤。

S元素含量应控制在0.005%-0.010%范围内,过高会促使烧坏电极,导致钢中夹杂物增加。

P元素含量控制在0.002%-0.005%范围内,为了降低钢中的气体夹杂物,通常采用钙处理剂进行熔炼。

除了需要控制IF钢中的成分含量,还需要控制钢中的夹杂物。

夹杂物是影响钢材力学性能的主要因素之一。

铜、锰、磷、铝等元素是最常见的夹杂物,它们的形态主要分为气体夹杂物、夹杂物、硅线夹杂物。

其中,气体夹杂物是采用真空熔炼来达到控制的。

夹杂物控制主要采用铝剂、钝化剂来控制,将夹杂物和夹杂物粒子分散固溶。

夹杂物控制涉及到工艺流程中的温度、时间、气氛等多个因素。

其中,温度是控制夹杂物形成和发展的最主要因素。

在熔炼过程中,温度不稳定会导致夹杂物粗化、合并,影响到产品的质量。

时间是影响夹杂物生成的另一个因素。

时间越长,夹杂物的净化越好,但同时也会增加钢材的消耗和制造成本,因此需要在时间与效果之间做出平衡。

气氛对于夹杂物的控制也是至关重要的。

在IF钢制造过程中,要求钢水在加工过程中不氧化,因此需要高纯氧化铝和氮气配制的高保护因素。

总而言之,IF钢中成分及夹杂物的过程控制是IF钢提高品质的关键。

炼钢过程钢中氧的控制

炼钢过程钢中氧的控制

炼钢过程钢中氧的控制(三种脱氧方式)1 钢中的氧——钢洁净度的量度炼铁是一个还原过程。

高炉内加入还原剂(C、CO)把铁矿石中的氧(Fe3O4、Fe2O3)脱除,使其成为含有C、Si、Mn、P、S的生铁。

炼钢是一个氧化过程。

把纯氧吹入铁水熔池,使C、Si、Mn、P氧化变成不同碳含量的钢液。

当吹炼到终点时,钢水中溶解了过多的氧,称为溶解氧[O]D或a[O]。

出钢时,在钢包内必须进行脱氧合金化,把[O]D转变成氧化物夹杂,它可用[O]I表示,所以钢中氧可用总氧T[O]表示:T[O]=[O]D+[O]I出钢时,钢水中[O]I→0,T[O]→[O]D;脱氧后:根据脱氧程度的不同[O]D→0,T[O]=[O]I。

因此,可以用钢中总氧T[O]来表示钢的洁净度,也就是钢中夹杂物水平。

钢中T[O]越低,则钢就越“干净”。

为使钢中T[O]较低,必须控制:(1)降低[O]D:控制转炉终点a[O],它主要决定于冶炼过程;转炉采用复吹技术和冶炼终点动态控制技术可使转炉终点氧[O]D控制在(400~600)×10-6范围。

(2)降低夹杂物的[O]I:控制脱氧、夹杂物形成及夹杂物上浮去除——夹杂物工程概念(Inclusion Engineering)。

随着炉外精炼技术的发展,钢中的总氧含量不断减低,夹杂物越来越少,钢水越来越“干净”,甚至追求“零夹杂物”,钢材性能不断改善。

1970~2000年钢中T[O]演变,由于引入炉外精炼,对于硅镇静钢,T[O]可达(15~20)×10-6,对于铝镇静钢,T[O]可达到<10×10-6。

(3)连铸过程:一是防止经炉外精炼的“干净”的钢水不再污染,二是要进一步净化钢液,使连铸坯中的T[O]达到更低的水平。

钢中T[O]量与产品质量关系举例如下:(1)轴承钢T[O]由30×10-6降到5×10-6,疲劳寿命提高100倍。

(2)钢中T[O]与冷轧板表面质量存在明显的对应关系。

金属冶炼过程中的非金属夹杂物控制

金属冶炼过程中的非金属夹杂物控制

扫描电镜(SEM)
总结词
扫描电镜是一种高分辨率的显微镜,能够观察金属材料表面和内部的微观结构,适用于非金属夹杂物的检测和表 征。
详细描述
扫描电镜利用电子束扫描金属材料的表面,通过收集和分析反射回来的电子信号,形成高分辨率的图像。该方法 能够观察夹杂物的形貌、大小、分布和成分等信息,具有较高的精度和分辨率。
对金属材料性能的影响
力学性能
非金属夹杂物会降低金属的力学性能,如强度、韧性、疲劳寿命等 。夹杂物的存在会导致应力集中,降低材料的抗拉强度和疲劳极限 。
物理性能
非金属夹杂物对金属的物理性能也有显著影响。例如,夹杂物会降 低金属的导电性、导热性和磁性等。
工艺性能
非金属夹杂物还会影响金属的加工性能,如焊接、热处理、塑性加工 等。夹杂物的存在可能导致焊缝开裂、热处理时组织不均匀等问题。
X射线衍射(XRD)
总结词
X射线衍射是一种用于分析金属材料 晶体结构和相组成的检测方法,可以 用于非金属夹杂物的鉴别和定量分析 。
详细描述
X射线衍射利用X射线照射金属材料, 通过分析衍射图谱来判断材料的晶体 结构和相组成。该方法能够鉴别夹杂 物的矿物组成和含量,具有较高的精 度和可靠性。
04
非金属夹杂物的控制技术与实践
金属冶炼过程中的非金属 夹杂物控制
汇报人:可编辑 2024-01-06
目录
• 非金属夹杂物的基本概述 • 非金属夹杂物的来源与控制策略 • 非金属夹杂物检测与表征技术 • 非金属夹杂物的控制技术与实践 • 非金属夹杂物控制的效果评估与优化建议 • 案例分析:某钢厂非金属夹杂物控制实践
01
非金属夹杂物的基本概述
定期检查熔炼炉内衬,确保其完 好无损,防止剥落物混入金属溶 液。

炼钢精炼连铸夹杂物控制2011.4月

炼钢精炼连铸夹杂物控制2011.4月
3
炼钢生产流程示意图
4
从炼钢生产流程来看,控制钢水洁净度的技 术对策的原则有: 转炉终点氧活度的控制 脱氧和炉外精炼的控制 浇注过程中的二次氧化产物的控制 连铸坯中夹杂物的控制
5
2 洁净钢概念
纯净钢 (purity steel):
ΣS+P+N+O+H总和水平: 60年代 ≤900 ppm 70年代 ≤800 ppm 80年代 ≤600 ppm 90年代 ≤100 ppm 2000年后 < 50 ppm
防冷拔断裂 增加疲劳寿命
酸气腐蚀
断裂
11
钢中夹杂物对钢质量的影响
表 4 某些高纯度钢发生缺陷的原因调查
钢种
产品缺陷
引起缺陷的 夹杂物最小直径
缺陷部位夹杂成分
DI 罐用镀锡板 凸缘裂纹
ERW 管材
UT 缺陷
US 缺陷
150μm、60μm 150μm 220μm
CaO-Al2O3 CaO-Al2O3、群落状 Al2O3
炼钢-精炼-连铸钢中夹杂物控制
2011年4月
1
目录
1 前言 2 洁净钢概念 3 转炉终点氧活度的控制 4 脱氧和夹杂物的控制 5 浇注过程中的二次氧化产物的控制 6 连铸坯中的夹杂物 7 炼钢生产过程中夹杂物控制对策 8 结语
2
1前 言
所谓连铸钢水准备,实质上就是连铸钢水质量控制。只有得到良好 的钢水质量,连铸机才能达到生产率高、铸坯质量好。所谓良好的钢 水质量:
现代化水平; 不管生产什么用途的钢,总是要求钢中夹杂
物数量尺寸、形态得到控制。
18
高附加值产品洁净度:
高附加值产品对洁净度要求是: T[O]要低<20ppm; 夹杂物数量要少; 夹杂物尺寸要小<50µm; 夹杂物形态要合适。

钢铁冶炼中炼钢精炼过程技术研究

钢铁冶炼中炼钢精炼过程技术研究

钢铁冶炼中炼钢精炼过程技术研究随着现代工业的高速发展,钢铁冶炼技术也在不断进步。

其中一个关键的环节就是炼钢精炼。

炼钢精炼是指在钢铁冶炼过程中使用一系列工艺和装置对钢水进行深度处理,以满足不同的用途和要求。

本文将对炼钢精炼的过程技术进行研究和探讨。

一、炼钢精炼的基本原理炼钢精炼是通过对钢水进行一系列的物理和化学反应,去除其中的杂质、减少气体含量、调整化学成分以及提高纯度、均匀性和流动性,最终得到高品质的钢材。

其基本原理主要包括以下几个方面:1、去除杂质:钢水中可能含有一些杂质元素,如硫、氧、氮、磷等,这些杂质会对钢的物理和化学性质产生影响,因此需要采用相应的工艺措施去除。

2、减少气体含量:钢水在冶炼和转运过程中容易吸收和固定一定量的氢、氧、氮等气体,这些气体会在钢水冷却时析出,形成气泡和夹杂物,从而对钢材的品质造成影响。

因此通过钢水表面喷镇静剂、开放式、半封闭式降温等方式将气体从钢水中逐步排除。

3、调整化学成分:对于不同产出要求的钢材,需要采用相应的方法调整化学成分以达到要求。

常见的方法包括脱碳、添加合金等。

二、常见的炼钢精炼工艺和装置1、离子交换技术离子交换技术是一种采用离子交换树脂作为中介介进行物质分离和交换的方法。

在炼钢精炼过程中,离子交换树脂可用于去除钢水中的杂质元素,如硫、氧、氮等,并同时添加某些元素以满足特定的生产要求。

该技术具有反应速度快、操作简单、除杂彻底等优点,但其成本较高。

2、质量浓缩方法质量浓缩是通过将钢水在容器中进行煅烧和还原反应达到调节钢水化学成分的目的。

常见的方法有爆炸氧化和闪蒸。

爆炸氧化法是将氧气喷入钢水中进行氧化反应,从而达到脱贫的目的。

闪蒸法是利用闪蒸速度较快的特点,为钢水提供高速流动条件,从而将氧吹入钢水中。

这两种方法操作简便且效果显著。

3、离子渗透法离子渗透法是一种基于离子在电场中移动的渗透技术。

在钢水中加入例如Na2CO3、NaCl等的导体盐,利用其离子在电场中移动的特性,引导亚铁离子向阳极方向转移,形成Fe2O3氧化物,从而去除杂质元素。

优化炼钢工艺确保高效连铸的钢水质量

优化炼钢工艺确保高效连铸的钢水质量

管理及其他M anagement and other优化炼钢工艺确保高效连铸的钢水质量安振亮摘要:优质稳定的钢水是高效连续生产顺利展开的基础,在实际生产中,由于冶炼中期温度波动幅度大,钢水流动性差等因素影响,连铸漏钢、堵流停浇等事故频繁出现,导致生产质量和效率受到影响。

因此,提高钢水质量迫在眉睫。

鉴于此,基于高效连铸钢水质量要求,在掌握炼钢工艺优化需要遵循的原则的基础上,从不同角度出发,深入探索优化炼钢工艺确保高效连铸钢水质量的对策,包括严格控制转炉精料入炉、积极应用先进技术、控制钢水成分等。

关键词:炼钢工艺;高效连铸;钢水质量钢铁工业作为国民经济的支柱产业,对国家发展意义重大。

炼钢工艺作为钢铁生产的重要环节,对钢材质量和生产效率有直接影响。

优化炼钢工艺,有助于高效连铸目标的实现。

通过合理调整转炉出钢温度、应用先进技术、严格控制钢水成分等,可以解决钢水质量不佳问题。

对此,为保证高效连铸生产能顺利推进,需要加强对炼钢工艺的优化,不断对工艺创新与完善。

1 优化炼钢工艺实现高效连铸钢水质量的要求第一,对连铸钢水的成分合格率全面提高,达到成分命中率最佳状态。

第二,加强对钢水流动性的改善,保证钢水的纯净度能整体提高,让钢水夹杂物总量减少。

第三,减少过程的系统温降,降低出钢、钢包、中包浇注温度,确保大包温度命中率能达到最佳。

第四,促进炼钢操作水平的提高,将转炉的冶炼周期缩短,促进系统生产效率、均衡性的提高。

通过对炼钢工艺优化过程的严格要求,全面提高钢水质量,可以为高效连铸生产的顺利推进打下良好基础。

同时,加强对炼钢工艺的优化,也能让炼钢经济技术指标提升,有助于生产成本的降低。

2 优化炼钢工艺过程中需要遵循的原则(1)环保性。

采取先进的技术和设备,减少废气、废水及固体废物的排放。

安装高效地过滤系统和废气处理设备,有效净化废气,在炼钢过程中减小对环境的影响。

同时合理管理和处理废水、固体废弃物,符合国家相关规定与标准。

炼钢过程中的典型问题

炼钢过程中的典型问题

炼钢过程中的典型问题
炼钢过程中可能会遇到以下典型问题:
1. 原材料质量:原材料的质量会直接影响钢的质量。

如果原材料中含有杂质或其他有害物质,可能会影响钢的性能。

2. 熔炼过程控制:炼钢过程需要精确控制温度、化学成分和熔炼时间等因素。

如果控制不当,可能会导致钢的质量不稳定。

3. 氧化铁皮去除:在炼钢过程中,会产生氧化铁皮,如果不及时去除,会影响钢的质量。

4. 钢水成分控制:钢水中各元素的含量需要精确控制,以确保钢的性能符合要求。

如果成分控制不当,可能会导致钢的性能不达标。

5. 夹杂物控制:夹杂物会影响钢的性能,因此需要采取措施控制夹杂物的含量和分布。

6. 浇铸过程控制:浇铸过程中需要控制钢水的温度、流量和浇铸速度等因素,以确保钢坯的质量。

7. 能源消耗:炼钢过程需要消耗大量的能源,因此需要采取节能措施,降低生产成本。

8. 环境保护:炼钢过程会产生大量的废气、废水和废渣,需要采取环保措施,减少对环境的污染。

这些问题只是炼钢过程中可能遇到的一部分,实际情况可能更加复杂。

为了确保炼钢过程的顺利进行,需要对各个环节进行严格的控制和管理。

铁合金冶炼中的夹杂物与非金属控制

铁合金冶炼中的夹杂物与非金属控制

铁合金冶炼中的夹杂物与非金属控制1. 背景铁合金冶炼是钢铁生产过程中的重要环节,其质量直接影响到最终产品的性能在铁合金冶炼过程中,夹杂物的含量对于合金的性能有着重要的影响因此,如何控制夹杂物,特别是非金属夹杂物的含量,是提高铁合金质量的关键2. 铁合金冶炼中的夹杂物铁合金冶炼中的夹杂物主要分为两类:金属夹杂物和非金属夹杂物金属夹杂物主要包括氧化物、硫化物和硅酸盐等,而非金属夹杂物主要包括碳化物和氮化物等这些夹杂物的来源主要有两个方面:一是原料中的杂质,二是冶炼过程中产生的杂质3. 夹杂物的危害夹杂物对铁合金的性能有着重要的影响首先,夹杂物的存在会降低合金的机械性能,如抗拉强度、韧性等其次,夹杂物还会影响合金的耐腐蚀性能和耐磨性能此外,夹杂物还会影响合金的磁性能和电性能因此,控制夹杂物的含量是提高铁合金质量的关键4. 非金属夹杂物的控制非金属夹杂物是铁合金冶炼中需要特别控制的一类夹杂物其主要来源有:一是原料中的碳和氮,二是冶炼过程中的反应产物控制非金属夹杂物的含量,主要通过以下几个方面:4.1 原料控制原料是夹杂物的主要来源,因此,对原料的质量控制是减少夹杂物的重要手段在选择原料时,应选择高质量的原料,并严格控制其杂质含量此外,对原料进行预处理,如烘干、除尘等,也可以有效减少夹杂物的含量4.2 冶炼过程控制冶炼过程是夹杂物产生的主要环节,因此,对冶炼过程的控制是减少夹杂物的重要手段在冶炼过程中,应控制好温度、压力等参数,以减少反应产物的夹杂物此外,采用高效的除尘设备,如旋风除尘器、布袋除尘器等,也可以有效减少夹杂物的含量4.3 精炼过程控制精炼过程是对铁合金进行深度处理的过程,其目的是去除合金中的夹杂物,提高合金的纯度在精炼过程中,应选择合适的精炼剂,并控制好精炼过程的参数,如温度、时间等此外,对精炼后的合金进行充分的洗涤和干燥,也可以有效减少夹杂物的含量5. 结论铁合金冶炼中的夹杂物,特别是非金属夹杂物的控制,是提高铁合金质量的关键通过原料控制、冶炼过程控制和精炼过程控制等手段,可以有效减少夹杂物的含量,提高铁合金的性能铁合金冶炼中的氧化物控制与硅酸盐夹杂物管理1. 背景在铁合金冶炼过程中,氧化物和硅酸盐夹杂物对合金的性能和质量有着深远的影响氧化物夹杂物的存在会降低合金的机械性能,影响其耐腐蚀性和耐磨性硅酸盐夹杂物则可能导致热脆和裂纹等缺陷因此,针对这两种类型的夹杂物进行有效的控制与管理,对于提高铁合金的质量具有重要意义2. 氧化物的控制氧化物是铁合金中最常见的夹杂物之一,主要包括铁氧化物、锰氧化物和碳氧化物等氧化物的控制主要通过以下几个方面来实现:2.1 原料选择与处理选择高质量的原料是控制氧化物含量的首要步骤此外,对原料进行预处理,如烘干、除尘和磁选等,可以有效降低氧化物的含量2.2 冶炼过程优化在冶炼过程中,控制适当的温度和还原气氛,可以减少氧化物的形成采用真空冶炼、气体净化等技术,可以有效降低氧化物的含量2.3 精炼过程控制精炼过程是去除氧化物夹杂物的重要环节通过选择合适的精炼剂和控制精炼过程的参数,如温度、搅拌速度等,可以有效去除氧化物3. 硅酸盐夹杂物的管理硅酸盐夹杂物主要包括硅酸铁、硅酸锰等,它们通常是由于炉渣与合金的反应或者熔渣中的硅酸盐进入合金中而形成的硅酸盐夹杂物的管理主要通过以下几个方面来实现:3.1 炉渣控制炉渣是硅酸盐夹杂物的主要来源之一,因此,控制炉渣的成分和性质对于减少硅酸盐夹杂物至关重要通过优化炉渣的组成,如调整其碱度、氧化性等,可以有效降低硅酸盐夹杂物的含量3.2 冶炼参数优化通过控制冶炼过程中的温度、还原时间和搅拌强度等参数,可以减少硅酸盐夹杂物的形成适宜的冶炼参数有助于提高熔体的纯净度和流动性,从而减少硅酸盐夹杂物的生成3.3 熔渣处理在铁合金冶炼过程中,采用有效的熔渣处理技术,如熔渣过滤、熔渣溅落控制等,可以减少硅酸盐夹杂物进入合金中的机会4. 结论铁合金冶炼中的氧化物和硅酸盐夹杂物的控制与管理是一项复杂而重要的工作通过优化原料选择与处理、冶炼过程、精炼过程、炉渣控制、冶炼参数优化和熔渣处理等环节,可以有效减少这两种类型的夹杂物,从而提高铁合金的质量和性能应用场合1. 钢铁行业在钢铁行业中,铁合金作为钢铁生产的重要原料,广泛应用于炼钢和炼铁过程中在这些应用场合中,铁合金的质量和夹杂物的含量直接影响到最终钢铁产品的性能和质量特别是对于需要高纯净度、高性能的钢铁产品,如用于汽车、建筑、家电等行业的钢材,对铁合金中夹杂物的控制要求尤为严格2. 铸造行业在铸造行业中,铁合金主要用于生产铸铁和铸钢件铁合金中夹杂物的含量对铸件的机械性能、耐腐蚀性和外观质量有着重要影响对于要求高强度、高耐磨性、高耐腐蚀性的铸件,需要严格控制铁合金中的夹杂物,特别是氧化物和硅酸盐夹杂物的含量3. 粉末冶金行业在粉末冶金行业中,铁合金粉末被广泛应用于生产各种金属粉末制品铁合金粉末的质量和夹杂物的含量对制品的性能有着直接影响特别是在生产高性能、高纯净度的金属粉末时,需要对铁合金中的夹杂物进行严格的控制注意事项1. 原料选择与处理在铁合金冶炼过程中,原料的选择和处理是控制夹杂物含量的关键应选择高质量的原料,并严格控制其杂质含量同时,对原料进行预处理,如烘干、除尘、磁选等,可以有效降低夹杂物的含量2. 冶炼过程控制冶炼过程是夹杂物形成的主要环节,因此,对冶炼过程的控制至关重要应优化冶炼参数,如温度、压力、还原气氛等,以减少夹杂物的形成同时,采用高效的除尘设备,如旋风除尘器、布袋除尘器等,可以有效去除夹杂物3. 精炼过程控制精炼过程是去除夹杂物的重要环节应选择合适的精炼剂,并控制好精炼过程的参数,如温度、时间等同时,对精炼后的合金进行充分的洗涤和干燥,可以有效去除夹杂物4. 炉渣控制炉渣是硅酸盐夹杂物的主要来源之一,因此,控制炉渣的成分和性质对于减少硅酸盐夹杂物至关重要应优化炉渣的组成,如调整其碱度、氧化性等,以有效降低硅酸盐夹杂物的含量5. 冶炼参数优化通过控制冶炼过程中的温度、还原时间和搅拌强度等参数,可以减少硅酸盐夹杂物的形成适宜的冶炼参数有助于提高熔体的纯净度和流动性,从而减少硅酸盐夹杂物的生成6. 熔渣处理在铁合金冶炼过程中,采用有效的熔渣处理技术,如熔渣过滤、熔渣溅落控制等,可以减少硅酸盐夹杂物进入合金中的机会7. 质量检测与监控在铁合金冶炼过程中,应定期进行质量检测和监控,以确保夹杂物含量的控制效果通过检测,及时发现问题并采取相应的措施进行调整,可以保证铁合金的质量和性能在铁合金冶炼过程中,通过严格的原料选择与处理、冶炼过程控制、精炼过程控制、炉渣控制、冶炼参数优化、熔渣处理以及质量检测与监控等措施,可以有效控制氧化物和硅酸盐夹杂物的含量,从而提高铁合金的质量和性能这些措施适用于钢铁、铸造、粉末冶金等行业,但在实际应用中需要注意各种具体的操作细节和要求。

钢中夹杂物的去除方法

钢中夹杂物的去除方法

钢液中存在着夹杂物会严重影响着钢的性能,制约着钢材的使用,因此,必须采取有效措施,去除钢中夹杂物,改善钢的性能。

钢液中夹杂物的去除方法主要有钢液吹氩技术,结晶器电磁技术,中间包过滤技术。

1、吹氩技术吹氩搅拌是现代炼钢应用较为成熟的1种技术。

其原理是利用特殊装置将惰性气体均匀分散地吹入钢液中形成微小的气泡,气泡上浮时依靠界面张力将夹杂颗粒吸附在表面,上浮至液面除去。

在吹氩技术上又发展了1种技术,即中间包气幕挡墙,它是在包底埋入1排透气装置,通过向钢液内吹入微型气泡,形成1道气幕挡墙,夹杂物经过时与气泡发生碰撞,并吸附于气泡表面上浮,适合50-200μm夹杂物外墙岩棉复合板去除。

2、结晶器电磁技术结晶器电磁技术包括电磁搅拌和电磁制动,它们工作原理相似。

电磁搅拌是在结晶器内板坯后方设置直线运动式传感器,产生移动磁场,以驱动结晶器内弯月面附近的钢水沿着水平方向旋转流动,达到搅拌目的。

适合小于20μm夹杂物去除。

电磁制动是在结晶器的两个宽面处外加1对恒定的电磁场,使磁场方向垂直穿过结晶器的两个宽面。

钢液从水口侧孔流出后,高速垂直穿过磁场,因钢水导电,会产生感应电流,在电磁场作用下,钢液会受到和自身流动方向相反的电磁力,是钢液流动速度降低,达到制动的目的。

该技术最早由瑞典和日本联合开发,冶金效果良好。

3、中间包过滤技术中间包过滤技术是在挡墙挡坝的基础上增加过滤器装置,主要通过机械阻挡和表面吸附作用去除夹杂。

过滤器由带有微孔结构的耐火材料制成,它横跨在中间包的两个宽面上,将中间包完全隔开,钢水只能从微孔通过。

这样既延长了夹杂物在钢液中的停留时间,又保证了微型夹杂物在钢液中的停留时间,又保证了微型夹杂物有足够的时间吸附在过滤器上,达到去除夹杂物的目的。

适合大于20μm的所有夹杂颗粒。

应用中,现有的技术很难单独完成彻底去除夹杂的任务,所以应将多种技术结合起来,寻求更为合理可行的夹杂物去除方法和技术参数,做到“零夹杂”。

炼钢中的微观组织控制和相变行为

炼钢中的微观组织控制和相变行为

炼钢中的微观组织控制和相变行为炼钢是一项十分重要的工程领域。

随着现代工业和生活的发展,人们对炼钢技术不断提出新的要求。

如今,炼钢中的微观组织控制和相变行为成为了人们关注的焦点之一。

本文将介绍炼钢中的微观组织控制和相变行为的相关知识。

炼钢中的微观组织指的是钢材中的晶粒、相、缺陷等微观结构,这些结构的特性决定了钢的力学性能和物化性质。

合理控制钢的微观组织,可以提高钢的综合性能,满足不同领域的需求。

炼钢中的微观组织控制主要通过温度控制、组分控制、等静压、变形加工等手段来实现。

温度控制是炼钢中影响晶粒组织形态和尺寸的主要因素。

晶粒大小和形状对钢的组织性能和力学性能具有重要影响。

在炼制钢的过程中,通过调控加热温度、保温时间和冷却速率等参数,可以控制晶粒尺寸和形状。

通常情况下,高温下晶粒生长较快,而低温下晶粒生长较慢。

因此,通过适当降低加热温度和保温时间,可以控制晶粒尺寸。

另外,加入一定量的晶界抑制剂可以有效地控制晶粒尺寸和形状。

组分控制是指通过准确测量和调控炉料中的成分,来实现钢材中相变的控制。

钢材的化学成分决定了钢材中的相组成和量,从而影响钢材的性能。

例如,通过加入适量的合金元素和气体元素,可以有效地控制晶体内部的夹杂物含量,从而提高钢材的韧性和强度。

等静压是一种控制钢材组织的有效手段。

静压在钢材的加工过程中起着非常重要的作用。

压力的施加会使晶体中存在的碎块或薄片的扭曲变形而被消除,并通过配合作用消除结构中的间隙,从而改善钢的密实度。

静压的大小和施加时间可以控制钢材中的缺陷类型、数量和尺寸。

变形加工是一种通过施加外力使钢材产生塑性变形,从而控制钢材的微观组织的方法。

对钢材加热至临界温度以上后,将其冷却至室温以下,并通过轧制、锻造、拉拔等加工方式实现钢材内部的結構改变,从而改变钢的性能和结构。

与微观组织控制相关的一个重要概念是相变行为。

钢材在加工过程中会发生相变,包括固态相变、液-固相变等,这些变化与钢材的性能和组织结构密切相关。

夹杂物控制工艺技术

夹杂物控制工艺技术
国产钢材洁净度低,原因之一是炼钢终点控制不好;
绝大多数转炉钢厂炼钢终点控制仍采用凭人工经验 控制的落后方式; 终点成分、温度控制一次命中率较低; 多次补吹造成钢液溶解氧含量高、波动大; 钢中[O]的提高最终将增加钢中非金属夹杂物量。
夹杂物控制工艺技术
(3)控制炼钢炉下渣量
l 挡渣法(偏心炉底出钢、气动法、挡渣球、电磁阀, 红外成像); l 扒渣法:目标是钢包渣层厚<50mm,下渣2kg/t; l 留钢操作。
提高真空度,加快脱碳反应; 增加钢液进入真空室的循环流量,加快脱碳 反应。
增加RH提升管Ar流量以提高钢水环流量
川崎千叶厂240、280吨RH装置Ar流量与钢水环流量的关系
通过增加浸渍管截面积提高钢水环流量
川崎千叶厂240、280吨RH装置浸渍管面积与钢水 环流量的关系
加大RH浸渍管直径,提高Ar流量是近10年来RH最 主要的改进。
夹杂物控制工艺技术
最复杂的问题是确保警告的可靠性。 为了实现这个目的,提供了以下补充算法: 钢流追踪:确定钢流区域,它随转炉倾角改变而变化。 此定义区域是其它任何高级算法的基础。 似真性检查:如果合金化或脱氧过程中产生的烟尘或 火焰挡住了钢流的视线,系统不能准确地识别钢流。这 种情况下,输出警告失效。只要这种情况持续下去,就 会通过一种算法连续检查传感器信号的似真性。 渣的动力学极限:不同炉次的温度变化或者由于空气 中烟尘含量增加导致透射率降低都会引起探测信号强度 的改变。 渣的动力学极限算法会自动弥补这些影响以确保钢渣 转换的可靠的灵敏度。
夹杂物控制工艺技术
4)操作结果和效益 从1999年6月到2001年3月,欧洲和亚洲已经安装了18 套该系统。 实时图象清晰地显示出极少量的炉渣流动,比肉眼观 察到的早,很受操作人员的欢迎。 几个钢厂已经利用炉渣指数优化了出钢过程。

夹杂物的控制技术

夹杂物的控制技术

半塑性夹杂物:各种复相的铝硅酸盐
夹杂物的分类
从金相学上夹杂物分为:
A 硫化物类:具有高延展性,有较宽范围形态比的单个灰色夹杂物, 一般边部呈圆角。 B 氧化铝类:大多没有变形,带角的,形态比小(一般<3)黑色或 蓝色颗粒,沿轧制方向排成一行。 C 硅酸盐类:具有高延展性,有较宽范围形态比(一般≥3)的单个呈 黑色或深灰色夹杂,一般端部成 锐角。 D 球状氧化物类:不变形,带角或圆形,形态比小(一般<3)黑色 或带蓝色,无规则分布。
夹杂物的控制方法
评价钢中夹杂物
全氧T[O]=[O]溶+[O]夹
转炉吹炼终点:[O]夹=>0
T[O]=[O]溶=700-900ppm [O]溶决定于:
1. 钢中的[C]
2. 渣中的(FeO) 3. 钢水温度
转炉终点钢中[C]与a [O]的关系
夹杂物的控制方法
钢包脱氧合金化+精炼后:
[O]溶=>0 T[O]=[O]夹
夹杂物的检测
检测方法:
1. 金相显微镜观测法
2. 图像扫描法 3. 电解法 4. 电子束熔炼法 5. 扫描电子显微镜法 6. 超声波法 7. X射线衍射法 8. 原位分析法 9. 原貌分析法
夹杂物的检测
夹杂物的检测-光学金相显微镜
通过金相显微镜(放大倍 数25-1000倍)肉眼观察经过 打磨抛光的钢样,通过观察 夹杂物的夹杂物的形状、光 学特征或化学法辅助,定性 的了解夹杂物的类型、数量、 尺寸、分布等。
夹杂物的检测-扫描电子显微镜
将电子束用电磁透镜聚焦照 射在试样表面,同时用电子束扫 描,在显像管上显示出式样发出 的信号,可清晰的观测到各种夹 杂物的主体像,了解其分布和形 态,用电子探针分析仪测定其组 成及含量,特别是鉴定夹杂物的 局部成分很有效。

炼钢过程中夹杂物的生成与控制

炼钢过程中夹杂物的生成与控制

炼钢过程中夹杂物的生成与控制炼钢是一种重要的工业生产过程,其主要目的是通过将炉料(如铁矿石和废钢铁)放入高温高压的熔炉中,使其与还原剂反应产生炉渣和钢水。

在炼钢过程中,夹杂物是不可避免的产物,但若不控制好夹杂物的生成和处理,将会对钢材的性能造成影响。

一、夹杂物的生成1. 炼钢原料中的夹杂物在炼钢过程中,钢铁厂使用的原料炉料中也含有很多夹杂物。

铁矿石中可能含有磁铁矿(Fe3O4)、方铅矿(PbS)、非磁性氧化铁等难以还原的杂质,在还原反应中难以完全还原,会留下大量夹杂物。

还有一些废钢铁,其表面可能覆盖着石灰、尘土、油脂等污物,这些污物也会在钢水中成为夹杂物。

2. 熔炼反应中的夹杂物熔炼反应中,通常需要加入气体(如氧气、氮气、煤气等)和其他物质来促进反应的进行。

在炉内加氧气时,由于气流不稳定、温度较高等因素的影响,很容易将炉外的氧气和空气带进熔池内,形成气泡。

这些气泡在熔池中翻滚,不断向上升腾,并带走了一些夹杂物。

同时,由于熔池中的温度较高,很容易与炉壁和炉料发生接触,将其熔化并带进熔池中,也会形成夹杂物。

3. 结晶过程中的夹杂物在冷却结晶的过程中,由于钢水在温度、浓度和结构等方面的变化,也会产生一些夹杂物。

比如说,当钢水流经炉铁水口时,由于温度急剧下降,容易出现结晶,从而使炉渣、氧化膜、炉渣酸性物质等固体杂质一起形成夹杂物。

二、夹杂物的控制方法1. 提高原料炉料的质量钢铁厂应该选择优质炉料作为原料炉料,减少夹杂物的含量。

同时,还要在熔炼过程中掌握好炉料的添加量和时间,避免在钢水中形成夹杂物。

2. 控制还原反应通过控制熔炼反应的强度和时间,可以减少因反应不充分而产生的夹杂物。

此外,还可以在熔池中加入一定量的草酸钡等物质,使其转化为气态物质,从而带走气体,减少夹杂物的含量。

3. 控制冷却速度在炉外输送钢水时,要注意控制输送速度和冷却速度,避免钢水与空气接触时间过长,从而减少氧化膜和炉渣等物质的形成。

在钢水过程中应当尽量避免在冷却过程中结晶,可以采用一定的技术手段,如增加钢水的流动性、提高冷却速度等方法,避免夹杂物的形成。

钢中夹杂物控制原理

钢中夹杂物控制原理
在连铸坯中常见的内生夹杂(endogenesis-inclusions):
铝镇静钢(Al-K):Al2O3
硅镇静钢(Si-K):硅酸锰(MnO·SiO2)或MnO·SiO2·Al2O3
钙处理Al-K钢: 铝酸钙
钛处理Al-K钢:Al2O3,TiO2,TiN
镁处理Al-K钢: 铝酸镁
所有钢: MnS(凝固时形成,以氧化物夹杂形核)
铝镇静钢(用过剩Al脱氧[Al]s>0.01%)
a)用Si+Mn脱氧
如图4所示:
形成的脱氧产物有:
纯SiO2(固体);
MnO·SiO2(液体);
MnO·FeO(固溶体)。图4 FeO-MnO-SiO2三元相图
硅镇静钢
用Si+Mn脱氧,形成的脱氧产物一般有纯SiO2(固体),MnO•SiO2(液体),MnO•FeO(固溶体)。
由以上分析可知,要降低钢中T[O],就是要减少钢中夹杂物,降低[O]夹,降低[O]夹其方法是:
1)去除脱氧产物
它决定于:
夹杂物形成;
夹杂物传输到钢/渣界面;
渣相吸附夹杂物。
方法:控制脱氧产物+炉外精炼+搅拌
→(用硅+锰脱氧)
硅-铝镇静钢(Si+Mn+少量Al脱氧)
在明视场下多呈暗灰色,少数不常见的氧化物也呈亮灰色。在暗视场下多位不透明,少数呈透明的。
C类夹杂物
有易变形和不易变形的两种。
易变形的硅酸盐夹杂及硫化物相似,沿加工方向延伸呈线段状,在明视场下呈暗灰色,在暗视场下透明。铁硅酸盐(2Fe•SiO2)、硅锰酸盐(2MnO•SiO2)、锰偏硅酸盐(MnO•SiO2)都属于易变形硅酸盐。
不易变形的硅酸盐夹杂物,以氧化物相似,沿加工方向呈颗粒状分布。铝硅酸盐(Al2O3•SiO2)、钙硅酸盐(CaO•SiO2)等属于不易变形硅酸盐。

钢中夹杂物控制原理

钢中夹杂物控制原理

钢中夹杂物控制原理钢中氧的存在形式T[O]=[O]溶+[O]夹(1)转炉吹炼终点:[O]夹=>0,T[O]→[O]溶=200~1000ppm[O]溶决定于:l 钢中[C],转炉吹炼终点钢中[C]与a[O] 关系如图l 渣中(FeO);l 钢水温度。

1 顶底复吹转炉炉龄C–Fe的选择性氧化平衡点根据式[C] + [O] = {CO} (1) lg (Pco/ac* [%O])= 1149/T–2.002以及反应[Fe] + [O] = (FeO)(2) lg aFeo/[%O] = 6317/T – 2.739得到反应(FeO)+ [C] = [Fe] + {CO} (3) lg (Pco/ac* aFeo)= –5170/T+4.736 结论钢液中C-Fe的选择性氧化平衡点为[C]=0.035%,也就是说终点[C] < 0.035%时,钢水的过氧化比较严重。

图1-1的统计数据也说明了这点。

同时由式(1)可以求出此时熔池中的平衡氧含量为740ppm。

理论分析1)终点[C]-[O]关系1) 当终点[C]<0.04%时钢水的终点氧含量较高2) 当终点[C]在0.02~0.04%范围时,有些炉次钢水氧波动在平衡曲线附近(区域Ⅰ)有些炉次钢水氧含量则远离平衡曲线(区域Ⅱ),说明在该区域钢水过氧化严重。

2)温度对氧含量的影响在终点[C] = 0.025~0.04%时,终点氧含量虽然较分散,但总的趋势是随着终点温度的升高,终点氧基本呈上升趋势。

1620℃~1680℃之间,氧含量总体水平较低,平均为702ppm ,该范围的炉次共占总炉次的30%左右;出钢温度大于1680℃时,终点钢水氧含量有明显的升高趋势,平均为972ppm ,占总炉次的70%左右。

3)终渣氧化性对终点氧的影响20040060080010001200140016001800160016201640166016801700172017401760终点温度(℃)终点氧含量(p p m )终点[0]0200400600800100012001400160018001214161820222426炉渣中(FeO+MnO)的含量(%)终点氧含量(p p m )终点[0]1416182022242600.020.040.060.080.10.12终点碳含量(%)渣中(F e O +M n O )含量 %MnO+FeO渣中(FeO+MnO )增加,终点[O]有增加趋势;终点[C]<0.04%,渣中(FeO+MnO )增加且波动较大,说明此时吹氧脱碳是比较困难的,而铁则被大量氧化。

高锰钢冶炼主要工艺的控制

高锰钢冶炼主要工艺的控制

高镒钢是一种抗磨钢,具有良好的强度和韧性,并能在大冲击载荷作用下产生加工硬化,适用于强烈冲击载荷的工况。

某厂高镒钢主要用于制造球磨机衬板、端衬、格子板、破碎机轧臼壁、电铲斗齿等矿山机械。

多年来,依托技术人员的不懈努力研究和工人在生产实践中积累的经验,在高镒钢产品的生产中,已经形成了一套行之有效的生产工艺,尤其是在冶炼技术方面对主要工艺的严格控制已为同行所认可。

本文介绍高镒钢冶炼工艺控制方面的生产经验,为提高高镒钢产品的冶金质量提供参考。

1冶炼生产条件本厂高镒钢冶炼在3t电弧炉中进行,镁碳砖碱性炉衬,氧化剂是铁矿石,还原剂是碳化硅粒,造渣材料是生石灰、萤石、石灰石等。

测温用快速热电偶,变质剂采用1#稀土合金,浇注采用5t漏底包。

2冶炼主要工艺的控制磷的控制在高镒钢冶炼中降磷是技术重点之一,经试验总结出3种行之有效的操作方法。

①在高镒钢返回料中配入20%的碳素废钢,使原材料的平均含磷量控制在0.06%-0.07%,对冶炼过程控制磷不超标起到保障作用。

②在熔化末期坚持流渣操作,至少换新渣三次以上,可降0.01%-0.03%的磷。

氧化法冶炼在氧化前期,采用小块矿石浮在渣面上提高渣中氧化铁含量,去磷效果更明显。

③在还原期控制回磷。

首先控制还原期温度不能偏高(<1550o C),另外在还原期使用优质、低磷中碳镒铁。

镒碳比的控制镒碳比是高镒钢冶炼过程的一项关键控制因素,针对特定工件,合理的镒碳比决定了该铸件韧性、耐磨性、强度、使用可靠性等性能。

Mn∕C<10z使高镒钢的韧性降低,使用中易于产生断裂,严重影响选矿厂的正常生产。

冶炼中Mn∕C>10的有效办法是严格控制还原期的增碳量,碳粉是传统的扩散脱氧剂,但C含量经常超标。

为此,试验用碳化硅作为扩散脱氧剂,在保证还原期钢液质量的情况下,C含量得到有效控制,Mn/C一直稳定在>10,使衬板质量得到稳定。

还原期的控制高镒钢属高碳、高合金的特殊钢种,还原期的操作对铸件的成品率及使用性能有较大影响,如果还原不彻底,较轻的后果是使铸件在热节部位产生缩孔,降低铸件的力学性能,在使用中易于断裂。

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1.降低钢的塑性 一般来说,钢的塑性随其含氢量的增加而降 低,但降低的程度一方面取决于钢的成分和 结构,另一方面则与加荷速度、试验温度等试 验条件有关。 2,使钢产生氢脆 氢脆属于应变时效型脆性,亦称滞后破坏, 表现为数情况下 沿晶界断裂。
一般来讲,(H)(N)在钢中的溶解度随 温度下降而变小,在转变温度和熔点处跳跃式 地变化。图4-1是一个大气压下,两种气体在 钢中的溶解度随温度变化的曲线。
二、钢中氢的行为及去除 (一)钢中氢的来源 钢中的氢主要来源于炼钢原料、耐火材料和 炉气中的水分。当高温钢液与含有大量水蒸气 的炉气相接触时,水蒸气在高温作用下分解并 被钢液吸收,使钢液中氢、氧含量同时增加, 其分解反应如下式所示 H2O(g)=2〔H〕+〔O〕 根据上式,可得出 ω(H)=√KH2PH2O/ωO
(二)氢对钢质量的影响 氢的原子半径小(0.053nm),进入钢中后, 相当容易移动。由于氢在铁中移动的激活能 只为碳在铁中移动激活能的1/10,以致钢中的 氢容易在应力(主要指外加应力、残余应力、原 子之间相互作用力等)作用下,向钢中一些危险 区域扩散,以不同形式危害钢的性能。 钢中氢的危害主要表现在以下几个方面:
Triano在1955年提出的应变时效型氢脆的 解释,目前已为较多的人所接受,其概念如 下:含氢试样受载后,在其缺口尖端处产生应力 集中。氢原子在应力作用下向这里扩散聚集, 使缺口尖端处的位错周围形成柯氏气团,对位 错产生钉扎作用,导致位错难以运动,表现为 缺口尖端处被局部硬化。在外加应力作用下, 如果试样缺口尖端处的基体不能通过位错运动 产生局部塑性变形而使应力集中松弛的话,此 处就会萌生裂纹并由此扩展长大。
尔后,当裂纹尖端扩展到贫氢区后,由于贫 氢区的位错在应力作用下易于运动,所以裂纹 尖端的基体可以通过塑性变形使应力集中有所 松弛,此时裂纹停止长大。一旦氢原子在应力 作用下又扩散聚集到裂纹尖端时,此处位错又 被钉扎,应力集中加剧,以致裂纹又开始扩展 长大……如此循环下去,裂纹不断扩展,到一 定程度后试样突然脆断。
式中,KH2 , KN2 分别为氢、氮的平衡常数。
上式表明,给定的温度下,钢液中溶解的氢、 氮的浓度与钢液上氢、氮的分压的平方根成正 比。氢、氮在钢液中的溶解反应为吸热过程, 随着温度升高,溶解度也增大,由此可见,出 钢温度过高会增加氢、氮在钢中的溶解量,从 而降低钢的质量和性能。 钢液中其他溶质元素对气体的溶解度也有影 响,凡与气体有较强亲和力的元素(如V、Mn, Ti, Nb等),将增加气体在钢液中的溶解度,而 与铁的亲和力大于气体与铁的亲和力的元素(如 C , Si等),会降低气体在钢液中的溶解度。
研究认为,钢的氢脆倾向除与形变速度、工 作温度及钢的强度水平有关外,还受下列因 素的影响: (1)钢中氢浓度 随着钢中氢浓度的增加,钢 的塑性降低或发生脆断所需时间减少。 (2)钢中微量有害元素 铁素体钢、马氏体钢 中的硫、磷在氢的共同作用下,使钢的脆 性更加明显。此外,Sb, Sn, As, Bi等有害微量 元素也会促进氢脆断裂。
炼钢过程中气体和夹杂物的冶金控制
钢中的气体和夹杂物是影响钢的冶金质量的主要因素。 在生产实际中,由于气体和夹杂物而引起钢材(件)报废 的情况屡见不鲜。所以在炼钢过程、钢液浇注以及最后 的热加工中总是采取各种措施来降低钢中气体、有害杂 质元素含量和改善非金属夹杂物形态及分布。尽管如此, 任何钢中总是含有一定数量的气体和夹杂物,因此必须 对其产生、危害及控制进行研究,以提高钢材的纯洁度 和使用性能。 在材料科学迅猛发展的今天,为了提高钢及合金的质 量,有些国家不仅严格控制钢中硫、磷、氮、氢、氧等 元素,进而也控制有害金属杂质铅、锡、砷、锑、铋等 微量元素。并普遍采用“精料”、“精炼”。下面就炼 钢过程中气体和夹杂物的控制予以介绍。
从上式中可看出,当炉气中水的蒸汽压 PH2O增大时,ωH必定增大;而当ωO高时,不利 于水蒸气的分解。因此,在炼钢末期和电弧炉 炼钢的还原期,钢液最易于从炉气中吸氢。 此外,钢中含氢量与钢的冶炼方法、钢种成分 也有关系。在三种主要炼钢方法(碱性平炉、碱 性电弧炉、氧气顶吹转炉)中,电弧炉钢中的氢 含量最高,这主要是因为电弧区的高温(高于 3000℃ )使炉气中的水蒸气易于分解且被钢液 吸收。而氧气顶吹转炉使用工业纯氧进行吹炼, 炉气中水蒸气分压低,加之其熔池脱碳反应激 烈,故使钢中氢含量最低。
第一节钢中气体对钢质量的影响 一、氢、氮在钢中的溶解规律 钢中气体包括氢、氮、氧,但主要是指溶 解在钢中或以某种形式存在于钢中的氢和氮。 由于他们在钢中的溶解度很小,可以把钢看成 是稀溶液,因此其活度系数近似等于1,故在 钢中氢、氮溶解度与其在气相中的分压符合西 华特平方根定律,即
ω(H)=KH2√PH2 ω(N)=KN2√PN2
(3)钢的组织 一般来说,奥氏体、珠 光体组织的氢脆倾向比马氏体组织小, 高碳马氏体组织比低碳马氏体组织的氢 脆敏感性要大。
3.使钢产生白点 白点是热轧钢坯和大型锻件中较为常 见的冶金质量缺陷,是钢内部产生破坏 的一种形式。由于白点经常引起事故发 生,所以目前对于它的研究和防止仍然 是钢铁材料研究的一个重要课题。
一般来讲,钢的氢脆随钢的强度增高而加剧, 高强度钢和超高强度钢含氢时脆性将明显 增加。研究认为,高强度钢平均含氢量不到 10-4%就可能产生氢脆。 图4--2中表明,在低于屈服强度的恒定静载 荷持续作用下,经过一定时间的孕育期后,、 在试样表面缺陷处或缺口根部产生裂纹源,随 着时间的延长,裂纹不断扩展长大,到一定程 度后导致试样突然断裂。由于图4-2中的断裂 曲线与疲劳曲线相似,因此这种氢脆也称为静 疲劳。图4-2中有一个下临界应力值(门槛值), 试样在低于此值的应力作用下,加载时间再长 也不会产生脆性断裂。下临界应力的大小与试 样表面缺口形状有关,缺口愈尖锐,下临界应 力也愈低。
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