《鋼中非金屬夾雜物》系統(tǒng)地闡述了鋼中非金屬夾雜物的形核、長大、變形和去除機理,結合典型鋼種實例,詳細介紹了鋼鐵冶金流程各個環(huán)節(jié)對鋼中非金屬夾雜物的控制理論和方法。
《鋼中非金屬夾雜物》可供冶金領域科研人員、工程技術人員閱讀,也可作為大專院校冶金工程專業(yè)高年級學生的教學參考書。
1994年夏天,我第一次接觸“鋼中非金屬夾雜物”這個詞匯。當時我在北京科技大學冶金系攻讀五年一貫制直讀博士學位,在研究生一年級結束后的暑假,我的導師蔡開科教授給了我一些英文文獻讓我閱讀,主要是美國鋼鐵年會的學術論文,大概有20篇左右,其中一篇是芬蘭Hollapa教授關于連鑄中間包冶金和非金屬夾雜物的文章,這是我讀的關于非金屬夾雜物方面的第一篇英文論文。我用了一周的時間完成閱讀,做了近20頁的筆記,并對鋼中非金屬夾雜物和中間包冶金產生了濃厚的興趣,也開啟了我對冶金工程研究的熱愛之心。多年以后,我和Hollapa教授成了朋友,我曾對他說起這個往事,他臉上浮現(xiàn)出的欣慰,讓我清晰地體會到科研工作者真正的追求就是自己的科研成果被別人所認可。1994年的那個夏天之后,我更加大量閱讀相關學術論文,每遇到一篇優(yōu)秀的文章,都會有心曠神怡、醍醐灌頂的感覺。我博士論文《純凈鋼控制的理論與工藝》的主要內容是關于低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼中非金屬夾雜物的控制和中間包冶金,和我閱讀的第一篇英文文章的領域相吻合。人生都是緣分,這個偶然的開始確定了我?guī)资陙淼目蒲兄匦摹撝蟹墙饘賷A雜物。
關于鋼中非金屬夾雜物,我現(xiàn)在最想說的一句話是:“鋼中非金屬夾雜物是鋼的天然組分,研究夾雜物的去除只是其中一個方面,更重要的是研究其對鋼性能的影響及其生成機理和控制方略。”人們系統(tǒng)研究鋼中非金屬夾雜物最早開始于20世紀30年代,Benedicks和Lofquist討論了顯微鏡在研究非金屬夾雜物上的作用,并強調了夾雜物的“pathological aspects”。這個詞的中文意思是“病理學因素”,也就是強調了夾雜物是鋼的“disease”。鋼中非金屬夾雜物對鋼有害的結論近100年來根深蒂固。但是,這個觀念必須全面改變。外來的大顆粒夾雜物的確是對鋼有害的,但是每噸鋼中有1013-1015個微小夾雜物是鋼天然存在的組分,就像鋼中化學元素(例如碳)的存在一樣。這些微小夾雜物的存在有時候有害處,但是,鋼不是一個單質,任何鋼種的鋼都是混合物,這些微小夾雜物是不可能被去除干凈的。關于鋼中非金屬夾雜物,除了研究它們的危害之外,更應該研究不同夾雜物是如何影響鋼性能的。鋼中微小夾雜物在數量上占絕大多數,它們當中很大一部分對鋼的性能有好的影響。這些微小夾雜物在生成機理上是可以研究清楚的,從而確定其控制方略,進而改善鋼的質量。從微小夾雜物對鋼的性能可能有好的一面上來說,民國時期使用的“介在物”——介于鋼基體里的非金屬物質——這個詞更中性一些。這一名稱一直在中國臺灣和日本學術界使用。從中性角度,中文應該把“鋼中非金屬夾雜物”修改為“鋼中第二相非金屬粒子”,英文應該從Non-metallic Inclusions修改為Second Phase Non-metallic Particles。
第一部分 鋼中非金屬夾雜物表征與檢測
1 鋼中非金屬夾雜物簡述
1.1 潔凈鋼與非金屬夾雜物
1.2 鋼中非金屬夾雜物研究的歷史和進展
1.2.1 鋼中非金屬夾雜物的觀察階段
1.2.2 鋼中非金屬夾雜物理論形成階段
1.2.3 鋼中非金屬夾雜物的長大和去除與鋼液宏觀流體流動相結合的數值模擬仿真階段
1.2.4 鋼中非金屬夾雜物利用的研究——鋼中第二相粒子冶金
1.3 鋼中非金屬夾雜物的分類
1.3.1 依據來源分類
1.3.2 依據形態(tài)和分布分類
1.3.3 依據變形能力分類
1.3.4 依據尺寸大小分類
1.4 鋼中非金屬析出相
1.5 鋼中非金屬夾雜物對鋼材性能的影響
1.5.1 夾雜物對強度的影響
1.5.2 夾雜物對塑性的影響
1.5.3 夾雜物對韌性的影響
1.5.4 夾雜物對疲勞性能的影響
1.5.5 夾雜物對切削性能的影響
1.5.6 夾雜物對熱脆性能的影響
1.5.7 夾雜物對表面光潔度的影響(實例)
1.6 關于鋼潔凈度指數的討論
1.6.1 總氧含量(T.0.)作為鋼潔凈度指數的不足之處
1.6.2 連鑄過程中穩(wěn)態(tài)澆鑄與非穩(wěn)態(tài)澆鑄對鋼潔凈度的影響
1.6.3 關于非金屬夾雜物數量和個數表征的幾個經典問題
1.6.4 鋼的潔凈度指數
1.7 關于鋼中非金屬夾雜物幾個需要關注的研究方向
1.7.1 夾雜物三維形貌的揭示
1.7.2 復合脫氧的熱力學
1.7.3 鋼液的鈣處理和夾雜物變形能力控制
1.7.4 精煉渣對夾雜物的調控能力
1.7.5 合金和輔料質量對夾雜物的影響
1.7.6 關于水口結瘤機理的幾個問題
1.7.7 耐火材料和鋼液的反應機理
1.7.8 夾雜物尺寸和成分的瞬態(tài)變化和多尺度的動力學
1.7.9 結語
參考文獻
……
第二部分 鋼中非金屬夾雜物形成與控制的熱力學和動力學
第三部分 鋼中非金屬夾雜物相關的界面現(xiàn)象
第四部分 典型鋼種鋼中非金屬夾雜物控制