稀土La对20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物改质影响研究

作     者：汤浩 刘爽 刘丽霞 彭军 王亚明 王桂林 TANG Hao;LIU Shuang;LIU Lixia;PENG Jun;WANG Yaming;WANG Guilin

作者机构：内蒙古科技大学稀土产业学院内蒙古包头014010 内蒙古自治区先进陶瓷材料与器件重点实验室(内蒙古科技大学)内蒙古包头014010 教育部轻稀土资源绿色提取与高效利用重点实验室(内蒙古科技大学)内蒙古包头014010 内蒙古北方重工业集团有限公司内蒙古包头014010 山东钢铁股份有限公司山东济南271104 

出 版 物：《炼钢》 (Steelmaking)

年 卷 期：2025年第41卷第1期

页      面：86-94页

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(52264044) 内蒙古自治区自然科学基金资助项目(2022LHMS05009,2022MS05017) 内蒙古自治区直属高校基本科研业务费项目(2023RCTD026) 

主　　题：齿轮钢 夹杂物 稀土La 形核核心 改质 

摘      要：20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物尺寸及分布直接影响钢的力学及服役性能,控制钢中TiN夹杂物形貌及尺寸分布是提升20CrMnTi齿轮钢性能的有效路径。利用试验及热力学计算等方法,研究了稀土La对20CrMnTi齿轮钢中TiN夹杂物的改质行为。结果表明:未加稀土La元素时,析出的TiN微粒会在Al_(2)O_(3)核心上析出长大,逐渐成为尺寸较大的方形Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物,此时钢中含TiN夹杂物主要为纯TiN或Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物。加入稀土La后,钢中LaAlO3先于Al_(2)O_(3)核心析出,析出的LaAlO3将作为TiN形核核心,后续析出的TiN会在LaAlO3核心上异质形核长大,逐渐成为尺寸较小的LaAlO3-TiN复合相夹杂物,且改质后的TiN夹杂分布较为均匀。稀土La的加入可有效改质钢中TiN夹杂物形貌及尺寸,使得钢中TiN夹杂物由大尺寸棱角尖锐的不规则形状转变为小尺寸夹杂物,此时,钢中含Al_(2)O_(3)-TiN复合相夹杂物被改质为LaAlO3-TiN复合相夹杂物,钢中含TiN夹杂物平均尺寸由4.825μm降至2.846μm。