氧化物冶金技術(shù)及應(yīng)用研究

傳統(tǒng)的鋼材生產(chǎn)理論認(rèn)為，只要提高鋼材的強(qiáng)度就要降低碳在鋼材中的含量，要減少碳在鋼材中的含量，這是一項(xiàng)很艱難的工作，對(duì)技術(shù)的要求也非常高，所以實(shí)施起來(lái)難度很大。十九世紀(jì)七十年代，日本有日本學(xué)者提出通過(guò)向鋼鐵中添加一定直徑的氧化物來(lái)提升鋼材的強(qiáng)度、拉伸強(qiáng)度，這樣的理論為我們解決了一大難題，這樣可以滿足我們對(duì)鋼鐵的要求，剛材的質(zhì)量也變得越來(lái)越好。這個(gè)理論的提出雖然說(shuō)是顛覆了原來(lái)的傳統(tǒng)想法，但是為我們解決了一直以來(lái)的技術(shù)難題，所以說(shuō)對(duì)我們鋼材的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)起到了很大的促進(jìn)作用，有利于我們生產(chǎn)出更多的優(yōu)質(zhì)鋼材，提升了建筑物的承受強(qiáng)度，保證了人民的生命財(cái)產(chǎn)安全，這樣的方法是很值得推廣的。

氧化物冶金的概念

概括的說(shuō)氧化物冶金就是把氧化物添加到鋼材中去改變鋼材中鐵晶體的形態(tài)、性質(zhì)，以此來(lái)提高鋼材硬度和拉伸強(qiáng)度的一種冶金方法。這種方法的應(yīng)用將加快我們國(guó)家鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)出一些高品質(zhì)的鋼材，為我們社會(huì)主義建設(shè)貢獻(xiàn)力量。氧化物冶金的手段可以分為三種，第一，通過(guò)改變奧氏晶體粒來(lái)使鐵素晶體粒得到細(xì)化，由此來(lái)提升鋼材的強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度。第二，與方法一相反，有些鋼材需要他們的柔韌度，所以我們?cè)谝睙挼臅r(shí)候應(yīng)該注意奧氏晶體粒要保證粗化，這樣才能真正保證鋼材的柔韌度，得到我們所需要的產(chǎn)品。第三，是通過(guò)利用微小的非金屬雜物誘導(dǎo)晶體內(nèi)鐵素體形核細(xì)化晶粒，即使在奧氏晶體粒粗化的情況下也能保持鋼材的硬度和拉伸強(qiáng)度等指標(biāo)。不同的手段都可以保證鋼材的生產(chǎn)，可以滿足人們的需要，這樣的技術(shù)需要我們引入并且好好發(fā)展，只有這樣我們的鋼材生產(chǎn)才能更加符合人們的需求。

氧化物冶金的理論基礎(chǔ)

兩次匹配異質(zhì)形核

異質(zhì)形核由外來(lái)物質(zhì)和金屬相之間的直接匹配稱為一次匹配形核。如果再以形成的異質(zhì)形核作為異質(zhì)形核的核心再與外來(lái)物質(zhì)和金屬相之間的匹配稱為兩次匹配異質(zhì)形核。兩次匹配異質(zhì)形核這幾種物質(zhì)之間的匹配，其中間有物質(zhì)起到了緩解外來(lái)物質(zhì)和金屬相的晶格常數(shù)和生成自由焓變等方面的差異，這樣的變化有利于促進(jìn)異質(zhì)形核的變化。通俗點(diǎn)講，就是通過(guò)這幾種物質(zhì)的結(jié)合，改變了其中一些物質(zhì)的特性，而改變成這樣的特性正是我們所需要的，這樣的方法才值得推廣，才值得我們廣泛應(yīng)用。

鋼中晶體內(nèi)鐵素形體核原理

剛中晶體內(nèi)鐵素形體核原理一共分為以下幾種：應(yīng)力-應(yīng)變能機(jī)理、最小錯(cuò)配度機(jī)理、局部成分變化機(jī)理和惰性界面能機(jī)理。這些機(jī)理都是冶金過(guò)程中出現(xiàn)的機(jī)理，在冶金的過(guò)程中還會(huì)出現(xiàn)其他不同的機(jī)理可能是我們這幾種機(jī)理所不能解釋的，這些現(xiàn)象還得留給我們的后人繼續(xù)解決，我們現(xiàn)在首要的問(wèn)題是解決鋼材中含碳量跟鋼材硬度和拉伸強(qiáng)度之間的矛盾問(wèn)題。下面就讓我們來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下這幾個(gè)機(jī)理的大致內(nèi)容。

應(yīng)力-應(yīng)變能機(jī)理

這個(gè)機(jī)理的主要內(nèi)容是研究者認(rèn)為奧氏體的線膨脹系數(shù)比鋼鐵中所添加的各種各樣的非金屬雜物的線膨脹系數(shù)大，這樣的話，在冷卻的過(guò)程當(dāng)中非金屬雜質(zhì)四周就會(huì)產(chǎn)生力量相對(duì)來(lái)說(shuō)比較大的應(yīng)力-應(yīng)變場(chǎng)，在這種情況的影響下晶內(nèi)鐵素體形核更容易出現(xiàn)。在這樣的過(guò)程中，就還為了能夠使得晶內(nèi)鐵素體的出現(xiàn)來(lái)改變鋼鐵的物理性質(zhì)，使得鋼鐵的性能更加符合人們的要求，使得鋼材所建造的建筑物更加符合我們的使用和居住，我們的國(guó)家社會(huì)才能快速的發(fā)展。

最小錯(cuò)配度機(jī)理

這個(gè)機(jī)理認(rèn)為，晶內(nèi)鐵素體和鋼鐵中添加的各種雜物形核不需要很多的能量，所以在奧氏體中添加雜物更可能趨向產(chǎn)生晶內(nèi)鐵素體。這個(gè)機(jī)理也是從不同的角度來(lái)闡述晶內(nèi)鐵素體形成的過(guò)程，過(guò)程和研究的角度雖然不同，但是殊途同歸，都是為了晶內(nèi)鐵素體的產(chǎn)生，晶內(nèi)鐵素體的產(chǎn)生才能改善鋼鐵的特性，才能更符合人們的生產(chǎn)需求，讓人們的生活更加穩(wěn)定、安全。

局部成分變化機(jī)理

從機(jī)理的名稱就可以看出，出發(fā)的角度是內(nèi)部成分的變化，這個(gè)機(jī)理認(rèn)為鋼材中添加的非金屬雜物能夠結(jié)合奧氏晶體四周的Mn元素，奧氏晶體有個(gè)特性就是當(dāng)在缺乏錳元素時(shí)就會(huì)出現(xiàn)穩(wěn)定性降低的情況，這樣的話就能夠誘導(dǎo)鋼材中形成晶內(nèi)鐵素體形核。同上述兩個(gè)方法一樣，這個(gè)機(jī)理也是通過(guò)晶內(nèi)鐵素體形核的形成來(lái)論述的，只是論述的角度不一樣，但是結(jié)果一樣。

加大產(chǎn)品質(zhì)量管理力度，實(shí)行質(zhì)量監(jiān)督制度，及時(shí)制修訂有關(guān)工程技術(shù)規(guī)范并制定完善行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，加大監(jiān)督力度，對(duì)產(chǎn)品實(shí)行推廣認(rèn)定、監(jiān)督檢查和進(jìn)場(chǎng)復(fù)查，禁止假冒偽劣產(chǎn)品用于建設(shè)市場(chǎng)，同時(shí)規(guī)范市場(chǎng)行為，防止以次充好、低價(jià)銷售等不良競(jìng)爭(zhēng)行為發(fā)生，促進(jìn)行業(yè)市場(chǎng)健康有序發(fā)展。

惰性界面能機(jī)理

這個(gè)機(jī)理認(rèn)為鋼材中添加的非金屬物質(zhì)是惰性物質(zhì)形成一個(gè)惰性界面，這個(gè)界面成為晶內(nèi)鐵素體的形核核心，晶內(nèi)鐵素體更容易在奧氏體晶界上形核、長(zhǎng)大。

這一系列的機(jī)理都是從不同的方面介紹了晶內(nèi)鐵素形體形核過(guò)程，這個(gè)過(guò)程就是鋼材性能提升的過(guò)程，有助于我們生產(chǎn)出更高性能的鋼材，為社會(huì)主義建設(shè)服務(wù)，讓我們的祖國(guó)變得更加強(qiáng)大。

氧化物冶金技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用

氧化物冶金的過(guò)程中要密切注意各種元素之間的比例和顆粒的大小，避免他們聚集在一起影響鋼材的質(zhì)量和性能。下面就讓我們來(lái)談?wù)勓趸镆苯鸬膸讉€(gè)實(shí)際應(yīng)用。

HTUFF工藝

HTUFF工藝是氧化物冶金的第二代技術(shù)，HTUFF工藝通常被用來(lái)進(jìn)行特殊鋼材的焊接，比如說(shuō)巨型輪船的建造過(guò)程中的鋼板之間的焊接、大型鋼材建筑的焊接。這種工藝能夠在高溫下使得鎂、鈣等元素的氧化物、硫化物合理均勻的分散到鋼材中去，進(jìn)而遏制Y晶粒的長(zhǎng)大，這樣的方法更夠有效的避免因?yàn)楹附佣霈F(xiàn)的鋼材物理性質(zhì)的變化，這樣可以有效的利用每一塊鋼材，提高鋼材的利用率，節(jié)省了成本。

JFE EW EL工藝

這些工藝跟上述方法一樣都是利用遏制Y晶粒的成長(zhǎng)來(lái)促進(jìn)晶內(nèi)鐵素體形核，進(jìn)而減少鋼材中碳的含量來(lái)減少焊接對(duì)金屬各項(xiàng)性能帶來(lái)的影響。

結(jié)構(gòu)用高韌性熱鍛非調(diào)質(zhì)鋼材組織細(xì)化

我們知道，鋼材在形成的過(guò)程中都是要經(jīng)過(guò)淬火的反復(fù)灼燒和鍛打，為了在這樣的過(guò)程中不改變鋼材的各項(xiàng)指標(biāo)，我們可以利用V、T等元素的添加物來(lái)使得奧氏體晶粒粗化，還要在鋼材鍛造前后利用冷卻的過(guò)程誘導(dǎo)IGF形核細(xì)化來(lái)保證鋼材的質(zhì)量。

這種方法鍛造出來(lái)的鋼材可以被用來(lái)建造汽車的一些部件，這樣的話我們國(guó)家在生產(chǎn)汽車時(shí)就可以不用依賴從國(guó)外進(jìn)口一些零件了，這樣我們國(guó)家的汽車制造企業(yè)就會(huì)獲得空前發(fā)展。這樣的方法也肯定會(huì)被利用到其他領(lǐng)域，促進(jìn)其他行業(yè)的發(fā)展，總之，我們掌握了這項(xiàng)技術(shù)之后，我們的國(guó)家社會(huì)都講從中獲得很大的進(jìn)步。

氧化物冶金的應(yīng)用和前景

在國(guó)外的一些汽車企業(yè)已經(jīng)利用這項(xiàng)技術(shù)來(lái)成產(chǎn)汽車零部件，然后制造出更安全的汽車，這也是我們國(guó)家應(yīng)當(dāng)借鑒的，這有這樣取長(zhǎng)補(bǔ)短，我們的國(guó)家才會(huì)變得越來(lái)越強(qiáng)大，我們國(guó)家的技術(shù)水平也才會(huì)不斷提升。氧化物冶金技術(shù)的應(yīng)用肯定會(huì)在各個(gè)領(lǐng)域的到空前發(fā)展，我們國(guó)家的各個(gè)與鋼材相關(guān)的行業(yè)都應(yīng)該引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)，為自己的企業(yè)和產(chǎn)品提升一個(gè)檔次，讓產(chǎn)品變得更安全實(shí)用，這樣我們的產(chǎn)品才能跟上時(shí)代發(fā)展的潮流，也才能在這樣競(jìng)爭(zhēng)激烈的國(guó)際市場(chǎng)上站穩(wěn)腳跟。

總結(jié)

氧化物冶金技術(shù)的發(fā)現(xiàn)就是一個(gè)創(chuàng)舉，這樣的發(fā)現(xiàn)必將會(huì)被應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域，并且促進(jìn)各個(gè)行業(yè)的發(fā)展。我們國(guó)家也要引進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)并且廣泛應(yīng)用，使我們的各個(gè)行業(yè)更具競(jìng)爭(zhēng)力，能夠與國(guó)外企業(yè)抗衡，這樣我們的國(guó)家才會(huì)變得越來(lái)越富強(qiáng)。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.006