内科大钢铁冶金原理课件08~09脱氧及非金属夹杂物

第八章脱氧⑴在钢凝固时，沿晶界析出FeS+FeO+Fe的共晶体，加剧钢中S的“热脆”。⑵浇注过程中[C]+[O]→CO(g)，使正在凝固的金属中产生CO气体，形成气泡缺陷，甚至在浇注过程中由于CO气体的排除而出现“冒涨”直接影响浇注及钢的质量。§8.1氧在冶金中的行为

由于炼钢炉内存在氧化条件：炉气、原料及炉衬中的氧、氧化性炉渣，故出钢时钢液中含有一定量的氧，大量元素氧化后，钢水含氧0.02-0.08%，一般在浇注前要经过一定程度的脱氧，以使其含量降低到一定限度。2、危害：1、来源：§8.2沉淀脱氧

1、方法：在钢液中加入与氧的亲和力大于铁的脱氧元素，形成不溶于钢的氧化物而将氧脱除的方法。脱氧沉淀物浮入渣层。脱氧剂：硅、锰、铅、稀土元素、碱土金属。反应：①操作简便，成本低，普遍采用。②放热反应T↓→在浇注与凝固过程中反应仍在进行，部分非金属产物来不及上浮排除形成钢中夹杂缺陷。特点：脱氧能力：一定温度下，脱氧反应达平衡时的平衡氧活度。,T↓→一般将1600℃下各种脱氧剂的脱氧能力进行比较。,,设生成纯，↓→脱氧能力↑2、脱氧剂的脱氧能力：,则：称为脱氧常数；↓→1873K，各元素含量为0.1%时的脱氧能力顺序：Al>Ti>B>Si>C>V>Cr>Mn常见元素的脱氧能力：Ca>La>Ce>Lr>Al>Si>Mn↓→脱氧能力↑⑴[%M]平↑→[%O]↓（脱氧剂加入量↑）⑵f[M]↑.f[O]↑→[%O]↓（钢液成分）⑶a(MxOy）↓→[%O]↓（产物的稳定性↑）⑷T↑→k↑→[%O]↓（浇注，凝固过程夹杂物生成，钢材质量↓）降低钢液含氧量[%O]的热力学条件：各元素脱氧常数与T的关系：：,,：,,,：:,:,:,:,:,:,用含有M与N的合金进行脱氧，其中M为强脱氧剂，N为弱脱氧剂。3、复合脱氧：用两种或两种以上脱氧元素对钢液进行脱氧。特点：①一般可提高各单一元素的脱氧能力。②可获得低熔点的液态脱氧产物，易于聚合、上浮排除提高钢水质量。⑴热力学条件：(形成中间金属化合物)（形成低熔点互溶体或化合物）整体脱氧反应：复合脱氧的热力学条件：用M或M+N脱氧时，脱氧能力的比较：一定，取决于的正负：，，，。，，，，；；

因此不能绝对认为复合脱氧能力大于单独脱氧能力，应具体分析。对于常用脱氧剂：Mn、Si、Al复合脱氧剂时，不生成中间金属化合物[MnmSinAls]，所以，。其中、、故，

因此复合脱氧的优越性只有在单独脱氧剂间彼此不生成稳定的中间金属化合物时才能显示出来。均为负值。，复合脱氧能力大于单独脱氧能力。⑵硅锰合金脱氧：，脱氧能力。达饱和，反应：。

由于(MnO)可与(SiO2)结合成(MnO.SiO2)，降低了a(SiO2)↓，使Si的脱氧能力↑。脱氧后钢液的含氧量[%O]计算:对于Si-Mn复合脱氧渣浓度关系：（2）(3)(1)联立求解⑴、⑵、⑶式：其中，,,锰、硅可进一步提高铝的脱氧能力，据研究在，，氧的去除速度提高很快。其它复合脱氧剂还有硅钙合金(Si-Ca)、铝钙合金(Al-Ca)、钡钙合金(Ba-Ca)、稀土(Re)复合脱氧剂等。⑶铝合金脱氧：⑴脱氧剂溶解于金属液中；⑵生成初次脱氧产物的核心；⑶脱氧产物核心长大；⑷脱氧产物排除；⑸冷却和凝固过程中的二次脱氧4、沉淀脱氧的动力学脱氧过程可分为5个阶段：4-⑴脱氧剂的溶解和均匀化4-⑵脱氧产物的生核和长大，产物上浮排除。，与固体产物上浮速度公式相同。4-⑶脱氧产物排除第九章非金属夹杂物

⑴原材料带入的夹杂物。钢铁料、合金、矿石等带入。⑵冶金和浇注过程中的反应产物。炉内冶炼、包内镇静、浇注产生。⑶耐火材料侵蚀物。耐火材料中的Mg、Si、Ca、Al、Fe的氧化物。⑷乳化渣滴夹杂物。§9.1夹杂物的来源§9.2夹杂物对钢性能的影响抗拉强度，屈服强度影响不大。时，影响强度。§9.2.1对钢力学性能的影响⑴强度：对强度影响与粒度有关。⑵塑性：使钢材塑性，特别是横向塑性下降。P141图8-12(a)、（b）⑶冲击韧性：导致钢材断裂(严重时)⑷疲劳性能：凡是引起局部应力集中地因素如夹杂物，微裂纹等使疲劳寿命下降。§9.2.2夹杂物对钢工艺性能的影响⑴对钢铸造性能的影响⑵对钢加工性能的影响⑶对钢切削性能的影响改变形状、大小、性能的处理方法：（具体参见炼钢工艺学。）§9.3夹杂物的变性处理硫化物夹杂的多少：取决于[S]含量，[S]↓→硫化夹杂↓§9.4夹杂物的去除§9.4.1氧化物夹杂去除⑴最大限度地减少外来夹杂；⑵有效控制内生夹杂；⑶防止钢液的二次氧化；①控制好出钢温度；②掌握正确的出钢操作；③保护浇注；§9.4.2硫化物夹杂去除改变硫化物夹杂形态：FeS、MnS呈细长条状→横向塑性、韧性↓。加入Ti、Ca、Zr、Re