氧化物冶金工艺技术探讨
氧化物冶金技术及其应用前景
ｌ 一 ０
３ 夹杂物的性质与分类
不同的夹杂物对析 出相的相容程度不 同， 所 以不是所有的夹杂物都能作 为异质形核核心。表 １为钢 中部 分 高 熔 点 不 变 形 夹 杂 物 的 组 成 和 性
物侧 扩散 的能力 ， 氧化物分 为 活性 和非活 性 将 （ 弱活性 ） 两类 ： （ ） 活 性 氧 化 物 （ 离 子 空 位 型 ） ＦＯ、 １ 阳 ：ｅ Ｍ Ｏ Ｍ Ｏ・ ｉ２Ｍ Ｏ・ ｉ２Ｔ２ ３ ｎ 、 ｎ Ｓ 、 ｎ ＴＯ 、ｉ 等。 Ｏ Ｏ
质。
一
维普资讯
鞍 钢 技 术
２０ ０ ７年 第 ６期
ＡＮＧＡＮＧ ＥＣＨＮ０Ｌ ｒ ０Ｇ Ｙ
表 １ 夹 杂 物 的组 成 和 性 质
总第 ３８ ４ 期
＋ ：
（ ） 反射光下 ；（ ） 透射光下 。 １一 ２一
沟 口等 人依 据 阳离子 通过空 位 由基 体 向氧 化
ｅ ｕ ｉｎ ｒ ｐ ｒ ｅ ｎ ｉ ｅ ｓｅ ｌ ｏ ｎｓ ｏ ｔｔ ｅ ｔ ｐ ｓａ ｄ ｃ ａａ ｔｒ ｔ ｓ ｏ ｃｕ ｉ ｎ ｈ ｃ ａ ｅ ｌ ｓｏ ｓ ｐ ｏ ｅ ｔ ｓ ｉ ｓ ｔｅ ，ｐ ｉ ｔ ｕ ｈ ｙ ｅ ｈ ｒ ｃｅ ｉ ｉ ｆｉ ｌ ｓｏ ｓ ｗ ｉ ｈ ｃ ｎ ｂ － ｉ ｄ ｎ ｓｃ ｎ
ｃ ｔ ｎ ｐｏｐ ｃ、 ａｉ ｒ ｓ ｅ ｔ ｏ
Ｋｅ ｏ ｄ ｏ ｉｅ ｍｅａｌ ｒ ｉ ｃｕ ｉｎ ｈ ｔ ｒｇ ｎ ｉ ｙＷ ｒｓ ｘｄ ｔｌ ｇ ｕｙ ｎ ｌ ｓ ｅｅｏ ｅ ｅ ｔ ｏ ｙ
氧化物冶金技术及应用
关键词 ： 氧化 物 冶金 ； 内针状铁 素体 ； 晶 夹杂物
摘 要 ： 绍 了氧 化 物 金 技 术 中非 金 属 夹杂 物 的 性 质 与 作 用及 境 内铁 素 体 的 形 核 机 理 ， 对 介 台 并 氧 化 物 冶 金 技 术 的 若 干 关键 技 术 问题 进 行 了探 讨 ， 析 了氧 化 物 冶 金 技 术 的 应 用 现 状 。 分 中图分 类号 ： １Ｉ １ 文献标 志码 ： ＴＦ ｌ ． ４ Ａ
：
（ ） 先 控制 钢 中氧化物 的分布和 属性 （ １首 如成分 、 点 、 寸 、 熔 尺 分布 等 ） （ ） 利用这些 氧化物作 为钢中硫 ；２ 再
化 物 、 化 物 和 碳 化 物 等 的 非 均 质 形 核 核 心 ， 硫 ／ ／ 等 析 出 物 的 析 出 和 分 布 进 行 控 制 ；３ 最 后 利 用 钢 中 氮 对 氮 碳 （） 所 形 成 的 所 有 氧 ／ ／ ／ 化 物 ， 过 钉 扎 高 温 下 晶界 的 移 动 对 晶 粒 的 长 大 进 行 抑 制 ； 过 促 进 晶 内铁 素 体 硫 氮 碳 通 通 （ 分 为 晶 内 针 状 铁 素 体一 ｉ ｌｒＦ ｒｉ ， ） 晶 内 粒 状 铁 素 体 ） 形 核 来 细 化 钢 的 组 织 ； 过 形 成 碳 化 可 Ａｃ ｕａ ｅｒ ｅ ＡＦ 和 ｃ ｌ 的 通 物 来减少 基 体含碳 量从 而改善 钢的加 工性 。
产生 各种或 好或 坏的 影响 ］ 。尺 寸较大 的 （ ２ 如 Ｏ或 ５ ／ 以上 的） 脆 性夹 杂 往 往易 于 导致 轧材 内部或 ０ｍ ￣ 、
表 面 缺 陷 ， 效 去 除 这 些 非 金 属 夹 杂 物 一 直 是 冶 金 工 作 者 的努 力 方 向 。尺 寸 很 小 的 （ ｌ Ｏ ｍ 以 下 的 ） 杂 有 如 Ｏｎ 夹
氧化物冶金技术
1.3 应用
• 这一技术对于改善高强度低合金钢种(HSLA) 的焊接热影响区(HAZ)韧性、推动超细晶粒钢 种的开发有着非常重要的意义
氧化物冶金技术是一项近10年来受到国际冶金材 料学术界和产业界广为关注的前沿技术。
有望得到大规模产业化应用。
1.4 TiN冶金的技术
高强度低合金钢是一种应用广泛的结构钢，在大 多数情况下要求其具有优良的焊接性。
2 氧化物冶金的技术
• 氧化物冶金从技术要求是： （1）钢中氧化物的细化、弥散化； （2）细小弥散化的粒子成为其它夹杂物的形核
中心； （3）复合夹杂物钉扎晶界或成为基体的形核核
心。 • 相应技术有： （1）两次匹配异质形核技术 （2）快速凝固技术 （3）钢中夹杂物处理技术 （4）晶粒细化技术等。
2.1 两次匹配异质形核技术
一个贫Mn区。
Mn为强的奥氏体稳定化元素，贫Mn区的存在使奥 氏体的稳定性下降，增大了铁素体形核的驱动能，即 有利于IGF形核。
一些作者质疑MnS周围是否存在贫Mn区，但由于金 属原子在焊接热循环过程中的扩散距离极短，可能只 有数十个纳米，采用常规的能谱分析方法很难检测到 Mn的浓度梯度。
• 这四种IGF的形核机制，无一例外与钢中的夹 杂物密切相关，但都不足以完整解释IGF的形 核过程。
• 随着冶炼技术的不断发展，尤其是脱氧精炼技 术与连铸工艺的发展，可以较精确地控制冶炼、 连铸工艺。使得钢中形成弥散细小的氧化物， 成为析出核心，从而可利用氧化物粒子细化晶 粒、改善组织，这一技术被称为氧化物冶金。
1.2 基本原理
• 氧化物冶金的实质就是通过控制氧化物进 而控制硫化物和其它非金属夹杂物的尺寸、 大小与形态。
但这一机制不能解释同样富含阳离子空位的Ti的氧 化物，如TiO，未能诱发IGF的原因。
氧化物冶金技术的最新进展及其实践
氧化物冶金技术的最新进展及其实践氧化物冶金是研究开发的一项新技术，目前已经根据这项技术成功研制出了具备高强度高韧性的低碳钢和非调质钢。
氧化物冶金技术在具有良好的发展前景，运用于生产可以有效地提高钢的强度和韧性，为高质量的钢材生产提供新的渠道。
本文主要概述了氧化物冶金技术的最新进展，分析了这项技术存在的问题和可能的发展趋势，希望通过本文的介绍与分析能够帮助相关技术人员明确未来技术研究方向。
标签：氧化物;冶金技术;进展;实践【Abstract】oxides metallurgy is a new technology research and development，at present already according to this technology successfully developed with high strength and high toughness of low carbon steel and non quenched and tempered steel. Oxides metallurgy technology has good prospects for development，applied to production can improve the strength and toughness of the steel effectively，provide new avenues for high quality steel production. This paper provides an overview of the latest progress of oxide metallurgy technology，analyzes the technical problems and the possible development trends，hope that through the introduction and analysis of this paper can help the technicians of the future direction of technology.【Key Words】oxides metallurgy technology; progress; practice长久以来，人们都认为钢中的非金属夹杂物会破坏金属基体的连续性，影响钢的纯度。
氧化物冶金技术及其应用
氧化物冶金技术及其应用摘要：本文阐述了氧化物冶金技术的基本概念以及钢中常见夹杂物的性质，并且讨论了氧化物冶金型钢的显微组织特征，分析了氧化物冶金型钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理，简述了氧化物冶金技术的应用。
关键词：氧化物冶金非金属夹杂物晶内铁素体中图分类号：tf 文献标识码：a 文章编号：1007-0745（2013）06-0258-01进入21 世纪后，钢铁材料因高的强度与良好的低温冲击韧性而在机械工程制造业中占据着重要地位。
机械工程结构向巨型化、高参量方向发展，如超大型船舶与海洋平台、大跨度桥梁、长距离石油和天然气输送管线等。
这些大型机械工程结构对钢铁材料的性能提出了越来越高的要求，要求在不增加或尽量减少合金元素含量的前提下，使钢铁材料的强度与韧性成倍提高[1]。
许多研究成果表明，细化晶粒是实现钢铁材料强度与韧性成倍提高的最有效方法。
氧化物冶金是近年来用于细化钢铁材料晶粒，提高强度与韧性的新方法、新技术，已成功地用于非调质钢、微合金低碳钢、天然气输送管线钢的开发，日本的“新世纪结构材料开发计划”就包含氧化物冶金的内容川。
本文介绍了氧化物冶金技术及其应用的新进展。
1 氧化物冶金的基本思路人们研究焊缝金属的显微组织与强度、韧性之间的关系时，发现当焊缝金属奥氏体晶内的非金属夹杂物周围有似针状的铁素体显微组织时，焊缝金属不仅具有高的强度，而且具有良好的低温冲击韧性。
这些似针状的铁素体显微组织被称为针状铁素体（acicular ferrite ，简称a f ）。
针状铁素体是在奥氏体晶内形成的，又称为晶内铁素体（intragranular ferrite ，简称ig f ）。
简称ig f ）。
晶内铁素体总是在非金属夹杂物上形核，而这些非金属夹杂物主要为ti、ai 的氧化物与mn 的硫化物形成的氧、硫复合物仁5 一1。
根据非金属夹杂物诱导内铁素体形核，细化晶粒，提高强度和韧性的客观事实。
日本新日铁公司的高村等：提出了控制钢中氧化物的组成，使之细小、弥散化，诱导晶内铁素体形核，提高钢的强度与韧性，并将这一新技术称为氧化物冶金（oxides metallurgy）。
氧化物冶金
氧化物冶金氧化物冶金是一种重要的冶金方法，它利用氧化物作为原料进行金属提取和精炼。
本文将从氧化物冶金的定义、原理、应用和发展前景四个方面进行探讨。
一、氧化物冶金的定义氧化物冶金是指利用含氧化物的矿石或废料作为原料，通过熔炼、还原、氧化等工艺方法，将金属元素从氧化物中分离出来，达到提取和精炼金属的目的。
氧化物冶金广泛应用于铁、铜、铝、锌等金属的生产过程中。
氧化物冶金的基本原理是利用化学反应中的氧化还原反应，通过还原剂将金属元素从氧化物中还原出来。
在冶金过程中，通常采用高温条件下进行反应，以促进还原反应的进行。
还原剂可以是固体、液体或气体，常用的还原剂有焦炭、煤炭、天然气等。
三、氧化物冶金的应用氧化物冶金在各个领域都有广泛的应用。
其中，铁的冶金是氧化物冶金的典型应用之一。
铁矿石中的主要成分是氧化物，通过高温还原反应，可以将铁从氧化物中提取出来，制备成各种铁合金和铁产品。
此外，铜、铝、锌等金属的冶金过程中也广泛应用了氧化物冶金的方法。
四、氧化物冶金的发展前景随着科技的进步和工艺的创新，氧化物冶金技术得到了不断的发展和完善。
一方面，新型的还原剂和反应条件的优化使得氧化物冶金的效率和产量得到了提高。
另一方面，废弃物资源化利用的重要性日益凸显，氧化物冶金技术也为废弃物的处理和资源回收提供了新的途径。
因此，可以预见，氧化物冶金技术在未来将得到更广泛的应用和发展。
氧化物冶金是一种重要的冶金方法，通过利用氧化物作为原料进行金属提取和精炼。
其原理是利用化学反应中的氧化还原反应，通过还原剂将金属元素从氧化物中还原出来。
氧化物冶金在各个领域都有广泛的应用，尤其是在铁、铜、铝、锌等金属的生产过程中。
随着科技的进步和工艺的创新，氧化物冶金技术将得到更广泛的应用和发展。
五种常见的冶金工艺及其在冶金行业中的应用技术
五种常见的冶金工艺及其在冶金行业中的应用技术冶金工艺是指通过一系列的物理、化学和机械处理，将矿石等原材料转化为各种金属制品的过程。
在冶金行业中，有许多种常见的冶金工艺被广泛应用，它们在不同的领域和行业中发挥着重要的作用。
本文将介绍五种常见的冶金工艺及其在冶金行业中的应用技术。
一、焙烧工艺焙烧工艺是一种将矿石或金属氧化物在高温下进行氧化、热解或脱除水分、氧化物等处理的工艺。
该工艺主要通过控制温度和氧气含量，将矿石中的有害杂质氧化成易于分离的化合物，提高金属的纯度和回收率。
焙烧工艺广泛应用于铁矿石冶炼中，通过焙烧可以将铁矿石中的硫、磷等杂质氧化成相对稳定的化合物，提高铁的品位和品质。
二、熔炼工艺熔炼工艺是一种将金属矿石或金属废料加热至高温，使其熔化并分离出金属和非金属成分的工艺。
熔炼工艺主要通过控制温度和添加适当的熔剂，将金属矿石中的金属与非金属物质分离，得到纯净的金属。
熔炼工艺广泛应用于各种金属的冶炼过程中，例如铜熔炼、铝熔炼、锌熔炼等。
三、电解工艺电解工艺是一种利用电解原理将金属离子还原成金属的工艺。
在电解槽中，通过将金属离子溶解于电解液中并施加电流，金属离子将被电流还原成金属，在电极上得到纯净的金属。
电解工艺广泛应用于铜、铝、锌等常见金属的生产过程中，通过电解可以快速高效地提取金属，并且具有较高的纯度。
四、浸出工艺浸出工艺是一种将金属从矿石中溶解出来的工艺。
通过将矿石浸泡在特定的溶剂中，使溶剂与金属反应生成可溶性的金属盐，并通过进一步的处理和分离得到纯净的金属。
浸出工艺主要应用于铜、锌等金属的提取过程中，通过浸出工艺可以高效地从低品位矿石中提取金属，并实现资源的有效利用。
五、粉末冶金工艺粉末冶金工艺是一种利用金属粉末进行成型和烧结的工艺。
通过将金属粉末与适当的添加剂混合、成型和烧结，得到具有一定形状和性能的金属制品。
粉末冶金工艺广泛应用于制造各种金属制品，例如粉末冶金零件、金属陶瓷等，具有高精度、无废料、可组合性强等优点。
加压氧化浸出工艺的机理研究
加压氧化浸出工艺的机理研究加压氧化浸出是一种重要的冶金工艺，在浸出过程中，也是多种工业过程中解决难溶性金属矿物浸出难题的常用方法之一。
本文就加压氧化浸出工艺的机理进行深入的研究。
加压氧化浸出工艺是指在高压和氧化性环境下，通过化学氧化将含金属矿物体中的金属元素与矿物体分离。
在加压氧化浸出中，金属矿物通过高温、高压和高氧化还原环境下的化学反应中，将金属元素溶解入浸出液体系中，以达到浸出开采的目的。
从机理上说，加压氧化浸出的原理主要是通过化学反应将元素溶解出矿石。
这种反应的具体机理是金属硫化物（矿物）通过氧化反应转换为金属氧化物，进而溶于浸出液中。
加压氧化浸出中涉及到多种氧化反应，其反应机理复杂，但主要可以分为如下几个步骤：步骤1：原位氧化原位氧化是指矿体中元素的氧化与萃取发生在矿石颗粒内部或表面（常常是金属硫化物）的过程。
在这种情况下，氧化还原孔是捕获离子的矿徽，溶解是发生在氧化的矿物内部或矿物孔隙中，当矿物被氧化时，它会向其周围释放离子，这些离子能够向溶液中迁移到其他地方。
步骤2：挥发金属硫化物在加压氧化浸出过程中，毒性气体的生成是不可避免的，这些毒性气体会随着矿石中的水分一起被挥发出来，而稀释到安全范围之外。
在挥发的同时，气体中的氧气可以侵蚀和氧化已经被挥发的元素和化合物，促进金属的浸出过程。
步骤3：金属的溶解在加压氧化浸出过程中，金属的溶解是整个过程的关键，因为它能够直接决定到金属的回收。
在这个过程中，金属可以与酸化物、碱性物质或氧化物联系在一起，使其转化为可溶性化合物，从而进入浸出液中。
研究加压氧化浸出工艺的机理是至关重要的，只有在了解其彻底的反应机理后，才能够对工艺进行优化改进，从而获得更高的工业价值和经济收益。
因此，需要对加压氧化浸出工艺的机理进行深入的研究和探讨，以便更好地应用和推广这种工艺技术。
氧化物冶金技术的应用及其前景
氧化物冶金技术的应用及其前景彭明军;史方杰;安鹏【摘要】氧化物冶金技术是一种应用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术.基于氧化物冶金技术高强度高韧性低碳钢的非调质钢得以诞生.首先介绍了氧化物冶金技术的概念及基本思路,进而分析了氧化物冶金技术的应用,最后展望了氧化物冶金技术的发展前景.【期刊名称】《化工设计通讯》【年(卷),期】2016(042)010【总页数】1页(P36)【关键词】氧化物冶金技术;前景;应用领域【作者】彭明军;史方杰;安鹏【作者单位】贵州省六盘水师范学院化学与化学工程系,贵州六盘水 553004;贵州省六盘水师范学院化学与化学工程系,贵州六盘水 553004;贵州省六盘水师范学院化学与化学工程系,贵州六盘水 553004【正文语种】中文【中图分类】TF19在汽车、航空等行业不断发展的今天，对于钢铁材料的要求也越来越高，而其中细化晶粒的作用逐渐受到了各个行业的重视，其对于钢铁强度以及韧性有着十分明显的提升效果。
而氧化物冶金技术可以十分完善的应用细化晶粒，目前已经开发出了微合金低碳钢、非调质钢以及管线钢等多种新型钢。
氧化物冶金技术是上个世纪九十年代日本新日铁高村等人提出的一个概念。
氧化物冶金技术其原理是在钢铁冶金过程之中，控制炼化物内部杂物的形态、大小、分布以及数量，进而实现在钢铁冷凝过程中细小的杂物得以析出，进而整体化地提升钢铁冶炼的质量[2]。
利用氧化物冶金技术实现冶金韧性以及强度提升的主要思路主要可以囊括为以下四步：首先，钢中铁素体的晶粒过大会导致炼制钢韧性过低，而氧化物冶金技术可实现铁素体晶粒的细化，进而可提升钢韧度；其次，为依托于氧化物冶金技术可实现奥氏体晶粒粗化的阻断，进而可保障韧度；再者，为晶内铁素体其具备自身细化的自主能力，因此也可对焊接热影响区的粗化现象给以缓解；最后，为在一定条件下还可以通过非金属夹杂物实现铁素体形核的诱导，起到细化晶粒的效果。
浅析氧化物冶金工艺的新进展及其发展趋势
浅析氧化物冶金工艺的新进展及其发展趋势本文简单分析了氧化物冶金工艺的新进展，包括HTUFF工艺、JFE EWEI 工艺等，并分析了其应用新进展和发展趋势，为从事冶金行业的人员提供一定的参考与借鉴。
标签：氧化物冶金工艺技术进展发展趋势研究0前言科学技术的不断更新换代，现代冶金技术也得到了长足的发展。
钢材是现代社会消耗量极大的材料，在冶炼方面的工艺也在不断优化，性能得到较大的提升。
一般认为钢产品中的非金属物质是造成产品质量缺陷、限制其强度的重要因素。
但是现代研究表明，该类杂质造成钢产品的缺陷时需要有一定条件，即尺寸超过50μm的大型夹杂物才会对多种钢产品的性能造成影响。
现代冶金技术的发展，氧化冶金技术的逐步成熟，其能够充分利用钢材中尺寸较小，不超过几微米的杂质，在制造的过程中，将其作为各种异质性核心，包括硫化物、碳化物、氮化物等，调整杂质的大小、形态、数量及其分布状态等，提高钢材的性能，为冶金企业创造更加良好的经济效益及社会效益。
1氧化物冶金新工艺1.1JFEEWEI工艺JFE EWEI工艺即是大线能量焊接热影响区性能优异（Excellent Quality in Large HeatInput Welded Joints）。
该技术率先由日本的公司开发出来，其基本原理是控制焊接热影响区γ晶粒的长大，促进该晶体的晶内铁素体的生长并控制低碳当量的合金设计，改善焊接热影响区韧性下降的现象。
其应用范围较广，桥梁、造船、建筑等行业中使用的钢板一般强度较高、厚度大，且经过了能量焊接，该技术能够大幅度提高其热影响区的韧性。
该工艺技术的主要包括：焊接热影响区粒内组织细化技术、在线超快加速冷却技术、焊接热影响区晶粒粗化抑制技术、焊接热影响区基体组织韧性改善技术等。
该工艺也需要注意一下几个方面：（1）科学控制钛及氮的添加量、钛氮的比例及微合金化，能够有效提升焊接过程TiN的固溶温度，由1400℃以下上升至1450℃以上，且其在该温度条件下还能够细化弥散，有效的控制了焊接热影响区奥氏体晶粒的由于高温而出现的长大现象，使得焊接热影响区宽度为2.10mm的粗晶粒下降至0.3mm。
钢的氧化物冶金
上世纪六十年代人们就发现焊缝金属中存在从几十到几微米之间的球形夹杂物[1,2], 到了上世纪七十年代才注意到焊缝金属中的夹杂物可以改变焊缝的组织结构, Harrsion 和Farrar通过研究HSLA 钢焊接组织时发现氧化物夹杂能诱发晶内铁素体, 从而提高焊缝的韧性和强度。
1990年日本冶金界学者借鉴焊缝中氧化物夹杂的作用提出了“氧化物冶金”技术思想。
即通过在钢中形成超细的(颗粒直径< 3μm) 均匀分布的成分可控的高熔点氧化物夹杂,以改变钢的组织和晶粒度,使钢材具有良好的韧性、较高的强度及优良的可焊性,使钢中的夹杂物变害为利的技术,这一技术开创了一条提高钢材质量的新途径。
晶内铁素体的作用和形成机理典型晶内针状铁素体相呈扁豆状, 交锁紧密排列, 具有高角晶界和高位错密度, 能有效提高强度和冲击韧性, 抑制解理裂纹的快速蔓延。
针状铁素体的最大化能促进钢材强度和韧性的匹配达到最优。
关于夹杂物诱导晶内形核的问题, 已经提出了多种不同机制, 主要涉及以下几个方面:(1) 夹杂物析出在其周围造成溶质贫乏区(贫锰区),使相变点提高,有利于铁素体相变;(2) 夹杂物与基体的化学反应造成的碳成分变化,促进铁素体形成;(3) 夹杂物与基体热膨胀系数不同导致的冷却过程中附加的应变能,促进铁素体形成;(4) 夹杂物与母相之间的高界面能、与新相间低的界面能,促进铁素体形成;(5) 氧化物夹杂作为异质核心,导致铁素体非均质形核。
1. 2 氧化物冶金技术的具体思路氧化物冶金技术的概念最早是1990 年前后由日本新日铁公司的研究人员明确提出的,当时的具体思路如图2 所示,可慨括如下:(1) 首先控制钢中氧化物的分布和属性(如成分、熔点、尺寸、分布等等) ;(2) 再利用这些氧化物作为钢中硫化物、氮化物和碳化物等的非均质形核核心,对硫/ 氮/ 碳等析出物的析出和分布进行控制;(3) 最后利用钢中所形成的所有氧/ 硫/ 氮/ 碳化物,通过钉扎高温下晶界的移动对晶粒的长大进行抑制;通过促进晶内铁素体(可分为晶内针状铁素体(Acicular Ferrite , AF) 和晶内粒状铁素体) 的形核来细化钢的组织;通过形成碳化物来减少基体含碳量从而改善钢的加工性图1 氧化物冶金技术的思路氧化物的种类及脱氧剂的选择并不是所有的氧化物夹杂都能促进晶内针状铁素体的形成,只有某些特定的超细氧化物夹杂才能促进针状铁素体的形成。
氧化物冶金工艺的新进展及其发展趋势
氧化物冶金工艺的新进展及其发展趋势摘要：本文首先介绍了氧化物冶金的概念，然后探讨了氧化物冶金机理及氧化物冶金技术的应用，最后阐述了氧化物冶金技术的发展趋势。
关键词：氧化物冶金；技术；发展中图分类号：f416.3 文献标识码：a 文章编号：一、氧化物冶金的概念日本新日铁学者借鉴焊接热影响区(heataffectedzone，haz)中夹杂物可以改善钢组织性能的原理，在1990年第六届国际钢铁会议上提出了氧化物冶金的概念，即在钢液中形成细小、弥散分布、成分可控的高熔点复合夹杂物，以这种均匀、细小的夹杂物作为形核核心析出针状铁素体，来改善钢组织，使其性能得到提高。
二、氧化物冶金机理探讨关于诱导晶内铁素体的形核机理现在还没有统一的认识。
现有的形核晶内铁素体的理论主要有以下四种:l)应变诱导机理应变诱导机理认为，钢中非金属夹杂物的线膨胀系数小于奥氏体的线膨胀系数。
在钢冷却过程中，夹杂物周围的奥氏体晶粒会产生应变，在非金属夹杂物周围形成了较大的应力场，为铁素体形核提供激活能，晶内铁素体在非金属夹杂物上形核、长大。
钢中夹杂物的形核方式多为非均匀形核，mns常常以ti的氧化物为核心析出，晶内铁素体的形核核心往往富含mns，但是mns的热膨胀系数与奥氏体的热膨胀因数非常接近，这是应变诱导机理难以解释清楚的地方。
2)低界面能机理低界面能机理认为，铁素体与钢中非金属夹杂物有较小的错配度，可以降低铁素体形核的界面能，在非金属夹杂物上晶内铁素体形核所需的能量较低，易于形核。
已报道的文献资料证明，晶内铁素体可以以mns、tin、vc、vn作为形核质点形核析出。
这一理论不能解释与铁素体晶格错配度高达8%，具有六方结构的ti2o3诱发晶内铁素体形核这一事实。
3)阳离子空位机理金属基体上的fe及其它金属原子扩散是通过阳离子空位进行的，而所有ti的氧化物都含有阳离子空位。
ti2o3可以作为mns和tin 析出的形核质点，形成的复合夹杂物成为晶内铁素体形核核心。
钢中氧的控制及氧化物冶金
钢中氧的控制及氧化物冶金钢铁工业是世界上最重要的基础产业之一，钢铁产品广泛应用于建筑、交通、机械、电力、航空航天等领域。
在钢铁生产过程中，氧气是一个重要的助燃剂和氧化剂，但过多的氧气会影响钢的质量和性能，因此需要控制钢中氧含量。
本文将介绍钢中氧的控制方法及氧化物冶金的应用。
一、钢中氧的来源和影响钢中氧的来源主要有两个：一是钢水中的氧气，二是钢水和钢渣之间的氧化反应产生的氧化物。
在钢水中，氧气的含量越高，钢中氧的含量就越高，同时也会影响钢的成分和组织。
过多的氧气会使钢中杂质含量增加，同时也会使钢中的碳、硫等元素含量降低，从而影响钢的强度和韧性。
此外，钢中氧的含量还会影响钢的表面质量和机械性能，如表面氧化、裂纹、脆性等。
二、钢中氧的控制方法1. 氧气吹炼法：氧气吹炼法是一种常用的钢中氧控制方法，通过向钢水中吹入氧气，使钢水中氧气与钢中的杂质发生反应，从而将杂质氧化掉。
这种方法可以有效地降低钢中氧含量，提高钢的质量和性能。
但是，过多的氧气吹入会引起钢水温度升高，从而影响钢的成分和组织，因此需要控制氧气的吹入量和时间。
2. 氮气保护法：氮气保护法是一种较为先进的钢中氧控制方法，通过向钢水中吹入氮气，形成氮气保护层，防止氧气与钢水发生反应，从而降低钢中氧含量。
这种方法不仅能够控制钢中氧含量，还能够保护钢水不受空气污染，提高钢的纯度和质量。
3. 真空处理法：真空处理法是一种高端的钢中氧控制方法，通过将钢水置于真空状态下，使钢水中的氧气和气体得以排出，从而降低钢中氧含量。
这种方法不仅能够控制钢中氧含量，还能够提高钢的纯度和质量，但是成本较高，适用范围较窄。
三、氧化物冶金的应用氧化物冶金是一种利用氧化物进行冶金反应的技术，它能够有效地控制钢中氧含量，提高钢的质量和性能。
氧化物冶金主要有以下几种应用：1. 氧化物还原法：氧化物还原法是一种利用氧化物进行还原反应的技术，通过向钢水中添加氧化物，使氧化物与钢中的杂质发生反应，从而将杂质还原掉。
浅论氧化物冶金技术及其应用黎勇
浅论氧化物冶金技术及其应用黎勇发布时间：2021-11-11T02:59:09.438Z 来源：基层建设2021年第25期作者：黎勇[导读] 氧化物冶金技术作为工业领域发展的一个重要组成部分，无论是其技术的深入研究，还是对于我国社会经济的总体发展而言都有着十分重要的意义。
本文主要探究了氧化物冶金技术及其应用，以供参考。
赣州腾远钴业新材料股份有限公司 341000摘要：氧化物冶金技术作为工业领域发展的一个重要组成部分，无论是其技术的深入研究，还是对于我国社会经济的总体发展而言都有着十分重要的意义。
本文主要探究了氧化物冶金技术及其应用，以供参考。
关键词：氧化物冶金技术；应用；特征引言：氧化物冶金技术能够达到细化钢铁材料的目的，从而增强钢铁材料的强度与韧性。
诱导钢铁材料内的晶内铁素体并将其细化，达到增强钢铁材料的强度与韧性的重要目的，这一技术就被称为氧化物冶金技术。
一、氧化物冶金的基本思路人们研究焊缝金属的显微组织与强度、韧性之间的关系时，发现当焊缝金属奥氏体晶内的非金属夹杂物周围有似针状的铁素体显微组织时，焊缝金属不仅具有高的强度，而且具有良好的低温冲击韧性。
这些似针状的铁素体显微组织被称为针状铁素体（AcicularFerrite，简称AF）。
针状铁素体是在奥氏体晶内形成的，又称为晶内铁素体（IntragranularFerrite，简称IGF）。
简称IGF）。
晶内铁素体总是在非金属夹杂物上形核，而这些非金属夹杂物主要为Ti、AI的氧化物与Mn的硫化物形成的氧、硫复合物仁5一1。
根据非金属夹杂物诱导内铁素体形核，细化晶粒，提高强度和韧性的客观事实。
日本新日铁公司的高村等：提出了控制钢中氧化物的组成，使之细小、弥散化，诱导晶内铁素体形核，提高钢的强度与韧性，并将这一新技术称为氧化物冶金（OxidesMetallurgy）。
基本思路可概括为：（1）若能在原奥氏体晶内形核，产生大量的晶内铁素体，即使奥氏体晶粒粗大，也可获得晶粒细小的显微组织。
氧化物冶金技术的热力学及动力学研究进展
第 ２期
河北联 合大 学学 报 （自然 科学 版 ） Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｅ ｂ ｅ ｉ Ｕ ｎ ｉ ｔ ｅ ｄ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ（ Ｎ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ Ｅ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ ）
．
表 １ 利用夹杂物诱导晶 内铁索体的主要实例
夹 杂 物
过程或钢种
非调质钢
型钢、 厚板轧制
Ｍ ｎ Ｓ ； Ｍ ｎ Ｓ － Ｖ Ｎ； Ｖ（ Ｃ， Ｎ） Ｔ ｉ 。 Ｏ； Ｖ Ｎ； Ｔ ｉ ２ Ｏ ３ 一 Ｖ （ Ｃ， Ｎ） 一 （ Ｔ ｉ Ｎ — Ｍｎ Ｓ ） Ｔ ｉ Ｎ， Ｒ Ｅ Ｍ（ Ｏ， Ｓ ） － Ｂ Ｎ； Ｃ ａ （ ０， Ｓ ） ； Ｔ ｉ Ｎ — Ｍ ｎ Ｓ ； Ｔ ｉ Ｎ— Ｍｎ Ｓ 一 （ Ｃ， Ｂ ） ６ ； Ｔ ｉ ２ Ｏ ３ － Ｔ ｉ Ｎ － Ｍｎ Ｓ ； Ｃ ｕ Ｓ ； Ｍ ｎ Ｓ — Ｃ ｕ Ｓ ／Ｃ ｕ ２ ． Ｓ ； Ｔ ｉ Ｎ ・ Ｔ （ Ｃ， Ｎ）
对 夹杂物 形核 的影响 。 中图分 类 号 ： Ｔ Ｇ１ ４ ２ ． ２ ３ 文献标 志码 ： Ａ 从 氧化物 冶金技 术 ¨ 这 一概 念 的提 出到现 在 ， 得 到 了钢铁 学 术 界 和产 业 界 研 究 者 的广 泛关 注 和 重 视 ，
已成为钢铁材料细化晶粒 ， 改善组织 ， 同时提高强度和韧性的新方法 、 新技术。这一技术 的应用 已在某些领 域取得了重大的突破和进展 。比如－ ２ 引， 大线能量焊接热影响区组织性能改善 ， 大线能量焊接高强船板钢、 超 大型集装箱、 大型海洋平台结构用钢、 高级别管线钢、 汽车用非调质钢以及其它微合金钢的开发 和研制。基 于氧化物冶金技术的思想 ］ ， 要控制钢中夹杂物生成的种类 、 性状 （ 尺寸、 数量和分布） 以及 析出， 其热力学
浅论氧化物冶金工艺的新进展
浅论氧化物冶金工艺的新进展作者：韦士琨来源：《中国新技术新产品》2016年第20期摘要：本文主要阐述了氧化物冶金的基本概念和原理，并结合氧化物的特征与分布机理，对JFE EWEL技术、新日铁HTUFF技术以及TMCP与氧化物冶金工艺相结合技术在氧化物冶金工艺中的应用进行了一系列分析，最后对氧化物冶金工艺的实际应用与展望做了一定的探讨。
关键词：氧化物冶金；非金属夹杂物；晶粒细化；析出相中图分类号：F416 文献标识码：A从20世纪60年代发现焊接金属中的球形夹杂物，到20世纪70年代研究得出该夹杂物可使焊接缝发生改变，再到1990年，日本的冶金研究者根据焊接缝中夹杂物的作用机理，提出“氧化物冶金”的思想，氧化物冶金工艺不断发展。
进入21世纪以来，工程、机械结构开始往巨型化、高参量的方向发展，如大型海洋钻井平台、大型跨海大桥、长距离油气输送管道等。
这类大型工程结构对钢的材料性能要求越来越高，即要在使用尽量少的合金元素前提下，保证钢结构的强度、韧性以及可操作性。
而氧化物冶金技术正是通过在钢中夹杂熔点可控、分布均匀、粒径微小（直径1.氧化物冶金概述氧化物冶金（Oxide Metallurgy）的概念，最早是于1990年，由日本的高村仁一和沟口庄三等提出。
传统观点认为，非金属夹杂物会导致钢结构内部的缺陷，是有害的。
然而，对于较大的非金属夹杂物而言是有害的，但对于微米级的氧化物而言，可通过控制其大小尺寸、排列分布和组成，从而让钢的性能得到一个质的提升和改善。
所以，在炼钢的工艺流程中，通过控制氧化物组成、形态、大小以及数量等，从而达到控制材料性能目的的技术，就称为氧化冶金。
而就氧化冶金的思路而言，主要分为4步（如图1所示）：（1）由于钢铁中铁素体晶粒粒径粗大，容易导致材料韧性不高，通过细化奥氏体晶粒提高韧性。
（2）利用控轧-控冷技术防止奥氏体晶粒的粗化。
（3）由于晶体内的铁素体拥有较好的细化能力，可有效抑制焊接对晶粒粗化的影响，可在奥氏体晶粒内形核，从而得到大量晶内铁素体。
第五篇氧化物冶金新技术
a： 夹杂物尺寸
几乎所有的夹杂物均可以促进铁素 体形核，但关键在于其尺寸大小。
目前的研究认为，1μm左右的夹杂 物是铁素体均相成核的临界尺寸。
这些夹杂物可以是氧化物、硫化物、 碳化物、氮化物或者复合夹杂物。
Ce-S-O周围少量析出MnS诱导晶内铁素体形核。
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表 夹杂物化学成分对晶内铁素体形核的影响
夹杂物种类 简单氧化物
复杂氧化物
简单氮化物
铁素体成核的活性夹杂物 Ti氧化物
Ti2O3, TiO, TiO2 （Ti, Mn）2O3 含Mn轴承钢中 TiO2-（MnO- Al2O3 ）
氮化物，如TiN, BN, VN; 硫化物，如MnS, CaS 复合夹杂物，如稀土氧硫化物， Al2O3- MnS， MnS- TiN-CeO2-CeS等。
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夹杂物诱导晶内铁素体形核示例Ⅰ
MnS, 或Mns周围少量析出的VN, V(C,N)诱导晶内铁素体形核。
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5.3 氧化物冶金技术思路
Step Ⅰ
控制钢中氧化物的分布和属性， 如成分、熔点、尺寸、分布等
Step Ⅱ
利用氧化物作为钢中硫化物、氮化物 和碳化物的非均质形核核心，对析出 物的析出和分布进行控制
Step Ⅲ
利用形成的析出物控制高温下晶界的移 动和长大，促进晶内铁素体形核细化钢 的组织，改善性能
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氧化物冶金工艺技术探讨
摘要：钢铁材料由于其强度和良好的低温冲击韧性而在机械工程行业中占有重
要地位。
进入21世纪后，机械工程结构朝着大型化和高参数化的方向发展。
例
如超大型船舶和海上平台，大跨度桥梁，长距离油气管道。
这些大型机械工程结
构需要越来越多的钢材性能。
我们希望在不增加或最小化合金元素含量的情况下
使钢材的强度和韧性增加一倍。
本文就基于上述问题就钢铁氧化物的冶金工艺技
术进行探讨，以期为以后的研究奠定一定的理论基础。
关键词：氧化物；冶金工艺；技术探讨
1引言
在1960年代已发现焊缝金属中存在数十至几微米之间的球形夹杂物，在
1970年代未发现焊缝金属中的夹杂物可以通过改变焊缝的结构来研究。
Harrsion
和FarrarHSLA钢的焊接组织发现氧化物夹杂物可诱发晶内铁素体，从而提高焊接
的韧性和强度。
钢中夹杂物的尺寸，成分，形状和性能（例如硬度，熔点等）的
差异将对成品钢的结构和性能产生不同的影响。
大尺寸（例如20m或大于50m）的脆性夹杂物容易引起轧制材料的内部或表面缺陷，有效地去除这些非金属夹杂
物一直是冶金工作的方向。
非常小的夹杂物（例如，小于100nm的夹杂物）通常被称为沉淀或第二相颗粒。
因能提高钢的强度(析出相强化)和钉扎晶粒在高温下(如热处理和焊接过程)的长大而被人们加以充分利用。
但是，包含约1m的钢通常对钢的表面缺陷或钢的强度几乎没有影响。
直到1970年代后期，焊接研究人员
才发现大约1m的夹杂物在焊接冷却过程中会在钢中诱发晶内铁素体核。
这种现
象随后引起了冶金研究人员的关注，因为在炼钢和铸造阶段很难去除约1m的钢，并且许多这些夹杂物在凝固和随后的冷却过程中形成。
1990年，日本冶金学家通
过研究氧化物夹杂物对焊缝的影响，提出了“氧化物冶金”的技术思想。
通过在钢
的成形中形成超细粒径（<3微米）的成分，氧化物夹杂物的分布均匀，可控制的
高熔点，并转变钢的组织和晶粒尺寸，使钢具有良好的韧性，高强度和优良的可
焊性，制成对于包含有害钢，该技术开创了提高钢质量的新途径，具有广阔的发
展前景。
2氧化物冶金技术的发展
2.1氧化物冶金技术的思路
（1）首先，控制钢中氧化物的分布和性质（如组成，熔点，尺寸，分布等）；
（2）这些氧化物被用作钢中硫化物，氮化物和碳化物的异相形核，以控制硫/氮/碳沉淀物的沉淀和分布；
（3）最后，钢中形成的所有氧/硫/氮/碳化物都被用来通过钉扎温度下的晶
界移动来抑制晶粒的生长。
通过促进晶体中铁素体的形核来精炼钢的结构；通过
形成碳化物以减少基体的碳含量，可以提高钢的切削性。
2.2晶内铁素体的显微组织特征
针状铁素体是热力学非平衡结构，是中温转变的产物。
在高倍率下，它是一
个小的，互锁的板条结构，互锁在板条之间，分布在原始奥氏体晶粒内，因此晶
粒内的铁素体可以细化钢晶粒。
同时，板条之间较大的角度晶粒边界将导致板条
中的微裂纹穿过晶粒中的铁素体时发生偏转并消耗更多的能量。
结果，晶内铁素
体具有高强度和韧性。
由非金属夹杂物引起的成核作用形成的晶间铁素体通常定
义为一次晶间铁素体，在一次晶间铁素体的边界上形成的晶间铁素体称为二次晶
间铁素体。
二次晶体中铁素体的形核称为感应形核。
由于晶体中铁素体的特性，
晶体中的铁素体可以自己精制。
2.3晶内铁素体的形核机理
(1)应变诱导机理。
根据这种机理，钢中非金属夹杂物的线膨胀系数小于奥氏体，并且在冷却过程中在非金属夹杂物周围形成较大的应力场。
晶间铁素体在非金属夹杂物上成核并生长，从而降低了非金属夹杂物附近的应力-应变能。
(2)低界面能机制。
根据该机理，非金属夹杂物与铁素体的失配度小，并且在非金属夹杂物上的晶体中铁素体的成核能低，因此容易成核。
(3)惰性界面能量机制。
根据这种机理，作为惰性介质表面的非金属夹杂物成为晶体中铁素体的形核核心，从而减小了形核屏障。
3氧化物冶金技术的若干关键技术问题
3.1氧化物的种类及脱氧剂的选择
并非所有的氧化物夹杂物都能诱导IGF成核，因此脱氧剂的选择尤为重要。
晶体内铁素体的形成与硫化物或氮化物在氧化物上的沉淀密切相关。
因此，在氧化物冶金学中，所产生的氧化物不仅需要是针状铁素体的异质形核核，而且还必须有助于氮化物或硫化物在其上的析出。
一些具有高熔点的超细氧化物是有效的针状铁素体核。
Ti脱氧。
对低碳钢中的垫片进行了Ti2O3晶体内针状铁素体成核研究，指出氧化钛（TiO，TiO2，Ti2O3，Ti3O5）Ti2O3颗粒是最有效的成核核心，该颗粒周围形成的Ti2O3贫锰区域是由于锰引起的。
被吸收到Ti2O3颗粒中的贫化是增加了锰奥氏体向铁素体转变的驱动力，从而促进了针状铁素体板条对Ti2O3颗粒的成核作用。
Al脱氧。
Al2O3也是具有高熔点的超细氧化物夹杂物。
但是，随着铝添加量的增加，如果脱氧产物为纯刚玉，则会导致难以进行MnS注入，从而间接影响晶体中铁素体的形成。
如果脱氧产物是絮凝剂Al2O3，则很容易堵塞模具喷嘴。
因此，Al不是理想的脱氧剂。
3.2氮对Ti2O3形成的影响
Ti2O3可以在液态钢中形成，而TiN不能在液态钢中沉淀。
如果钢中的初始氮和氧浓度不合适，则在固化过程中，N也会与Ti反应生成TiN。
TiN也可以用作IGF的成核核心，但在热加工过程中TiN会固溶于钢基体中从而失去对奥氏体晶粒的钉扎作用。
以前的研究表明，在含钛低碳钢中，为了促进Ti2O3在凝固初期的析出并改善凝固组织，应将钢中的氮含量控制在0.014％以下。
4氧化物冶金技术的应用现状
在我国，我们已经成功开发并应用了高强度，高韧性的微合金非调质钢。
30MnVS已获法国雪铁龙批准在富康汽车轮毂，连杆应用中使用。
38MnVS5作为2000年桑塔纳轿车的曲轴材料，它已通过大众2VQS曲轴材料的认可，并准备替代公司的所有49MnVS3材料。
疲劳试验，台架试验和跑车试验表明，两种微合金非调质钢在国外已达到相同水平。
武钢股份有限公司成功探索了一套提高大线能量焊接韧性的技术，并将其成功应用于国家石油储备钢12MnNiVR，西气东输X70等先进钢种，生产了上万吨优质大线能源钢板。
5结语
利用钢中析出的超细氧化物夹杂物，促进晶体中铁素体的形成，实现晶粒细化和组织细化的有效的氧化物冶金技术，是开发高强度高韧性钢材的有效途径。
细化晶粒是提高钢的强度和韧性的唯一已知且可行的方法。
运用氧化物冶金技术生产出晶粒中含铁素体的高强度高韧性微合金非调质钢，将以其优异的性能和较
低的成本替代大部分结构钢，从而使企业获得更多的利润。
然而，在该新颖技术
中仍然有许多问题需要解决。
例如，IGF的成核机制尚未得到充分研究。
许多成
功冶炼的钢铁产品仍处于实验室研究阶段，工业生产尚不确定。
整个冶炼过程仍
然需要优化。
例如，尚未报道连铸阶段的冷却速率是否可以满足IGF的最佳成核。
但是，作为一种新的冶金技术，我们认为超级钢的生产，钢质量的提高提供了一
种新的方法，具有广阔的应用前景。
参考文献
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