纯净钢简介及使用PPT课件

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因此，可能存在的亚微米夹杂物来自两部分，一部分是由原始合金或初炼炉带来的含Al2O3、
SiO2、CaO的夹杂物，另一部分是钢液凝固过程中析出的氧化物、硫化物和氮化物夹杂。
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3 纯净钢的生产
钢液中析出硫化物和氮化物的溶积 度远比析出氧化物的溶积度高,在一 般情况下液相中不可能析出硫化物 和氮化物。
将T.O、S和N分别降低到(2-5）ppm、(2-3）ppm和(6-9）ppm，钢中的夹杂物尺寸最大为6～8μm，
主要分布在2～4μm之间。
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Fukumoto和Mitchell用电子束冷坩埚熔炼Βιβλιοθήκη Baidu(EBCHM)熔炼适用于电子元件的奥氏体不锈钢时，
将钢的[T.O]降低到(2-3）ppm，钢中的氧化物夹杂主要来自原始合金中的CaO夹杂。
纯净钢简介及使用
密级：
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1、纯净钢的概念 2、夹杂物 3、纯净钢的生产 4、行业对纯净钢的要求 4.1 弹簧钢 4.2 轴承钢 4.3齿轮钢
主要内容
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1 纯净钢的概念
• 洁净钢( clean steel) ：指对钢中非金属夹杂物(主要是氧化物、硫化物) 进行严格 控制的钢种， 这主要包括: 钢中总氧含量低， 非金属夹杂物数量少、尺寸小、 分布均匀、脆性夹杂物少以及合适的夹杂物形状。
要求显微级夹杂的几种典型超纯净钢 ◆深冲汽车板及易拉罐薄板
IF钢要求：[T.O]≤20ppm，夹杂物尺寸≤20μm; DI钢要求：[T.O]≤30ppm。 ◆子午线轮胎冷拉钢丝：要求钢液中酸溶铝[Al]sol=(2-5ppm，[T.O]≤20ppm、夹 杂物尺寸≤20μm，夹杂物成分中Al2O3尽量少，呈典型塑性夹杂物。 ◆阀门弹簧钢：夹杂物尺寸≤20μm，夹杂物为硅酸盐(CaO·Al2O3·SiO2)，夹杂物 成分中(Al2O3)≤20%。 ◆轴承钢：超低氧，日本山阳特钢、瑞典SKF轴承钢[T.O]<5ppm。
夹杂物“临界尺寸”为5～8μm。当夹杂物小于5μm时，钢材在负荷条件下，
不再发生裂纹扩展，可将此界定为超洁净钢标准之一。
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近年来，加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto博士提出“零氧化物夹杂
钢”的概念。
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2 夹杂物的控制
• 加拿大Mitchell教授和新日铁Fukumoto提出了“零夹杂”钢的概念。
• 纯净钢(purity steel)：是指除对钢中非金属夹杂物进行严格控制以外， 钢中其它 杂质元素含量也少的钢种。
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1 纯净钢的概念
◆ 纯净钢是指含杂质很少的钢 ◆ 钢中总氧含量和夹杂物水平很低 ◆ 钢中氧、硫、磷、氮、氢，甚至包括碳含量都很低 国外一些先进钢厂，钢中氧、硫、磷、氮、氢五大元素的总含量已达到 80ppm以下，目前尚有继续降低的趋势。 ◆ 钢中微量元素(Pb、As、Sb、Bi、Cu、Sn)的含量也很低——1962 年， Kiessling
• 4.1弹簧钢 • 气门弹簧工作条件 • 1）、高强度：为提高抗疲劳和抗松弛能力，要一定的屈服强度和有弹性极限，
尤其要求有高的屈强比
• 2）、优良的表面状态和疲劳性能：弹簧工作时表面承受的应力最大，疲劳破 坏往往从表面开始；
• 3）、好的均匀性 • 4）、优良的冶金性能：低夹杂物、良好的力度和分布 • 超纯钢： • 消除高熔点、高硬度或脆性夹杂物。 • 氧化物、硫化物0级 • 同一盘强度差不超过140Mpa
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1 纯净钢的概念
减少钢中的杂质含量，可以显著地改善钢材的延展性、韧性、加工、焊接、抗腐 蚀等性能。 对于钢性能要求不同，纯净度所要求的控制因素也不同。
如：
用于高层建筑、重载桥梁、海洋设施等重要用途钢板目前硫控制在80ppm以下， 将来会降到50ppm以下
对于新一代汽车用超深冲IF钢冷轧钢板，氮要求低于25ppm 轴承钢中总氧量每低1ppm，其寿命可提高10倍，目前轴承钢中总氧量最好水平
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4 行业对纯净钢的要求
铃木加普腾 OTEVA70SC:在中等高温环境下具有高的抗扑来性能和抗松弛性能
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4 行业对纯净钢的要求
4.2 轴承钢 • 轴承钢质量的优劣主要从三个方面来衡量：一是纯净度，即钢中夹杂物的含
量，主要是氧化物的含量;二是轴承钢的均匀性，一般指夹杂物的形态和分布; 三是钢材的表面质量，包括尺寸精度和表面裂纹等。
• 所谓“零夹杂”并不是钢中没有夹杂物存在，而是指钢液在凝固以前不析出任何非金属夹杂 物，钢液在固相状态下析出的非金属夹杂物是高度弥散分布的，其尺寸小于1μm，这些夹杂物 在光学显微镜下作常规检验时已观察不到。因此，“零夹杂”钢实际上是含亚微米夹杂物的钢。
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日本神户制钢的Nishi和Ogawa等用真空感应炉(VIF)熔炼出航空工业用的250马氏体时效钢时，
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2 夹杂物的控制
• 目前国内外大规模生产的IF洁净钢中C、S、P、N、H、T.O之和不大于100ppm， 不少冶金学家将超洁净钢界定为C、S、P、N、H、T.O质量分数之和不大于 40ppm，针对不同钢种及要求，采用不同精炼手段，各个突破，可以达到上 述洁净要求。
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Kiedssling提出夹杂物“临界尺寸”的概念，根据断裂韧性KIC的要求，
因此,所谓的“零夹杂”钢实质 上是指“零氧化物夹杂”钢。要获 得真正的“零夹杂”钢,除了控制钢 中的氧含量以及脱氧元素含量及偏 析,使它们的溶度积低于固相线温度 时的平衡溶度积,以防止在固相线温 度以前析出氧化物夹杂以外,还在于 如何使原始合金带来的氧化物夹杂 从钢中气化去除,即:
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4 行业对纯净钢的要求
为平均4～6ppm，国内5～9ppm 用于易拉罐的镀锡板要求总氧含量小于10ppm，钢中Al2O3夹杂物小于10μm 生产汽车外板（O5板）要求钢中总氧含量小于20ppm，且Al2O3杂物尺寸小于
20μm
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2 夹杂物的控制
早年瑞典将尺寸为1～100μm夹杂划为“显微夹杂物”。近年较多著作将1～20μm 定为显微夹杂。
• 材料的纯净度是指材料中的夹杂物含量。目前国内外轴承钢生产企业都严格 控制钢中的含氧量，因为钢中的氧基本上是以夹杂物的形式存在的。瑞典SKF 公司和日本山阳特殊钢公司在轴承钢氧含量与疲劳寿命关系方面的大量试验 研究明确表明：当氧含量从非精炼钢的40ppm降到精炼钢的10ppm时，轴承的 疲劳寿命可延长10倍，降到5ppm时可延长30倍，与真空自耗和电渣重熔钢的 疲劳寿命相当。轴承钢的均匀性是指材料的化学成分、内部组织等的均匀程 度。