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Les terres rares peuvent améliorer efficacement la ténacité de l'acier moulé

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Comme nous le savons tous, l'ajout d'une quantité appropriée d'éléments de terres rares aux matériaux en acier aura un impact significatif sur la structure et les performances du matériau. Habituellement, les éléments de terres rares dans l'acier sont ajoutés à 0.05% ~ 0.20%. Étant donné que le rapport des rayons atomiques des terres rares au fer dépasse de loin 15% et que la différence d'électronégativité entre les terres rares et le fer est très grande, ceux-ci ne sont pas propices à la formation de solution solide, de sorte que la solubilité des terres rares dans l'acier est très faible. La plupart des éléments de terres rares dans l'acier existent sous forme de composés de terres rares, principalement des oxydes de terres rares et des sulfures de terres rares.

Le Xi'an Aeronautical Vocational and Technical College a mené des recherches sur l'effet de l'ajout d'éléments de terres rares à l'acier moulé sur sa structure et ses performances. Ils ont utilisé de l'acier moulé ZG35CrMnSi comme matériau d'essai, et l'additif de terre rare utilisé était un mélange de terre rare. Considérant que le matériau d'essai contient une certaine quantité de soufre et que la perte lors de l'ajout d'éléments de terres rares, la plage d'ajout de terres rares est de 0.23% ~ 0.38%, cet ajout fait référence à la quantité totale de terres rares ajoutée à l'acier en fusion pendant la fusion. Comparez la structure et les performances des deux ensembles d'échantillons avec et sans éléments de terres rares. Le moulage de l'acier est fondu dans un four à induction à fréquence intermédiaire et le moulage est préparé par moulage à la cire perdue. Ensuite, l'éprouvette est chauffée à 900°C + 670°C pour le refroidissement à l'air, puis chauffée à 890°C pour la trempe dans l'huile ; puis feu à 570~630 °C.

Les résultats des tests comparatifs montrent que la terre rare a peu d'effet sur la résistance de l'acier coulé, mais elle a un effet significatif sur la ténacité de l'acier coulé. La ténacité aux chocs est augmentée de 43%, et le taux d'allongement est augmenté de 13.3%. L'inspection de la microstructure montre que la sorbite trempée de la structure en acier moulé sans éléments de terres rares est relativement grossière et que sa taille de grain est d'environ 5 ; parmi eux, les grumeaux gris sont des inclusions de MnS, qui ne sont pas réparties sur toute la surface inspectée. En général, la morphologie de MnS est principalement angulaire. La structure de l'échantillon de l'acier moulé avec des éléments de terres rares est une sorbite uniforme et finement trempée, et la taille des grains est d'environ 8-9. Il montre que la structure de l'acier moulé peut être affinée après avoir ajouté des éléments de terres rares.

De plus, après ajout d'éléments de terres rares, l'effet de désulfuration de l'acier n'est pas évident, mais il a une plus grande influence sur la morphologie du MnS. Lorsque les éléments de terres rares ne sont pas ajoutés, le MnS dans l'acier se présente sous la forme de bandes ou de blocs avec des bords et des coins ; après avoir ajouté les éléments de terres rares, le sulfure est approximativement sphérique et la distribution est relativement dispersée par rapport à l'échantillon sans les éléments de terres rares, mais seulement à quelques endroits. Vous pouvez voir des inclusions de sulfure en bande ou en bloc. Sur la fracture de l'échantillon sans terres rares, le MnS est concentré et dendritique. La fracture de la zone d'inclusion de MnS est principalement une fracture intergranulaire, et des fissures secondaires intergranulaires peuvent être observées localement.

Dans les échantillons contenant des éléments de terres rares, la fracture est une fracture transgranulaire ductile. Même dans la zone où les sulfures sont concentrés, le métal de la matrice est toujours une fracture transgranulaire ductile. L'acier moulé additionné d'éléments de terres rares élimine les sulfures dendritiques et les transforme en tiges sphériques ou non angulaires et en sulfures de terres rares massifs, ce qui est bénéfique pour l'amélioration de la ténacité.

Des études ont souligné que le principe du raffinement des éléments de terres rares peut être dû aux raisons suivantes :

(1) Les inclusions de sulfures et d'oxydes formées en ajoutant des éléments de terres rares à l'acier peuvent devenir des noyaux cristallins non spontanés de l'acier, ce qui peut affiner les cristaux équiaxes et raccourcir les régions cristallines colonnaires.

(2) La solubilité des éléments des terres rares dans la phase solide est très faible. Une fois l'acier en fusion solidifié, les terres rares s'enrichissent en phase liquide à l'avant des cristaux en croissance, empêchant les cristaux de croître, rendant ainsi les grains affinés.

(3) Les éléments des terres rares ont tendance à s'accumuler dans les joints de grains, à réduire la tension interfaciale de l'alliage et à réduire la force motrice de la croissance des grains, inhibant ainsi la croissance des grains d'austénite. En conséquence, la martensite feuilletée formée par trempe est également plus petite. .


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