Las tierras raras pueden mejorar eficazmente la tenacidad del acero fundido

Como todos sabemos, agregar una cantidad adecuada de elementos de tierras raras a los materiales de acero tendrá un impacto significativo en la estructura y el rendimiento del material. Por lo general, los elementos de tierras raras en el acero se agregan en 0.05% ~ 0.20%. Debido a que la relación de los radios atómicos de las tierras raras al hierro supera con creces el 15% y la diferencia de electronegatividad entre las tierras raras y el hierro es muy grande, estos no conducen a la formación de una solución sólida, por lo que la solubilidad de las tierras raras en el acero Es muy bajo. La mayoría de los elementos de tierras raras en el acero existen en forma de compuestos de tierras raras, principalmente óxidos de tierras raras y sulfuros de tierras raras.

El Colegio Técnico y Vocacional Aeronáutico de Xi'an ha llevado a cabo una investigación sobre el efecto de agregar elementos de tierras raras al acero fundido en su estructura y rendimiento. Utilizaron acero fundido ZG35CrMnSi como material de prueba, y el aditivo de tierras raras utilizado fue una mezcla de tierras raras. Considerando que el material de prueba contiene una cierta cantidad de azufre y la pérdida al agregar elementos de tierras raras, el rango de adición de tierras raras es 0.23% ~ 0.38%, esta adición se refiere a la cantidad total de tierras raras agregadas al acero fundido durante la fundición. Compare la estructura y el rendimiento de los dos conjuntos de muestras con y sin elementos de tierras raras. La fundición de acero se funde en un horno de inducción de frecuencia intermedia y la fundición se prepara mediante fundición a la cera perdida. Luego, la probeta se calienta a 900 ° C + 670 ° C para enfriarla con aire, y luego se calienta a 890 ° C para enfriarla en aceite; luego 570 ~ 630 ° C fuego.

Los resultados de la prueba comparativa muestran que las tierras raras tienen poco efecto sobre la resistencia del acero fundido, pero tiene un efecto significativo sobre la tenacidad del acero fundido. La tenacidad al impacto aumenta en un 43% y la tasa de alargamiento aumenta en un 13.3%. La inspección de la microestructura muestra que la sorbita templada de la estructura de acero fundido sin elementos de tierras raras es relativamente gruesa y su tamaño de grano es de aproximadamente 5; entre ellos, los grumos grises son inclusiones de MnS, que no se distribuyen en toda la superficie inspeccionada. En general, la morfología de MnS es principalmente angular. La estructura de la muestra del acero fundido con elementos de tierras raras es de sorbita templada fina y uniforme, y el tamaño de grano es de aproximadamente 8-9. Muestra que la estructura del acero fundido se puede refinar después de agregar elementos de tierras raras.

Además, después de agregar elementos de tierras raras, el efecto de desulfuración del acero no es obvio, pero tiene una mayor influencia en la morfología del MnS. Cuando no se agregan los elementos de tierras raras, el MnS en el acero tiene la forma de tiras o bloques con bordes y esquinas; después de agregar los elementos de tierras raras, el sulfuro es aproximadamente esférico y la distribución está relativamente dispersa en relación con la muestra sin los elementos de tierras raras, pero solo en algunos lugares. Puede ver inclusiones de sulfuro en tiras o bloques. En la fractura de la muestra sin elementos de tierras raras, el MnS es concentrado y dendrítico. La fractura del área de inclusión de MnS es principalmente una fractura intergranular y localmente se pueden ver grietas secundarias intergranulares.

En las muestras con elementos de tierras raras, la fractura es una fractura transgranular dúctil. Incluso en el área donde se concentran los sulfuros, el metal de la matriz sigue siendo una fractura transgranular dúctil. El acero fundido agregado con elementos de tierras raras elimina los sulfuros dendríticos y los convierte en varillas esféricas o no angulares y sulfuros de tierras raras masivas, lo que es beneficioso para la mejora de la tenacidad.

Los estudios han señalado que el principio del refinamiento de los elementos de tierras raras puede deberse a las siguientes razones:

(1) Las inclusiones de sulfuros y óxidos formadas al agregar elementos de tierras raras al acero pueden convertirse en núcleos cristalinos de acero no espontáneos, que pueden refinar cristales equiaxiales y acortar regiones cristalinas columnares.

(2) La solubilidad de los elementos de tierras raras en la fase sólida es muy pequeña. Una vez que el acero fundido se solidifica, las tierras raras se enriquecen en la fase líquida en la parte delantera de los cristales en crecimiento, lo que evita que los cristales crezcan, refinando así los granos.

(3) Los elementos de tierras raras tienden a acumularse en los límites de los granos, reducen la tensión interfacial de la aleación y reducen la fuerza impulsora del crecimiento del grano, inhibiendo así el crecimiento de los granos de austenita. En consecuencia, la martensita escamosa formada por enfriamiento también es más pequeña. .

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