《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(jī)理,結(jié)合典型鋼種實(shí)例,詳細(xì)介紹了鋼鐵冶金流程各個(gè)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(lǐng)域科研人員、工程技術(shù)人員閱讀,也可作為大專院校冶金工程專業(yè)高年級學(xué)生的教學(xué)參考書。
1994年夏天,我第一次接觸“鋼中非金屬夾雜物”這個(gè)詞匯。當(dāng)時(shí)我在北京科技大學(xué)冶金系攻讀五年一貫制直讀博士學(xué)位,在研究生一年級結(jié)束后的暑假,我的導(dǎo)師蔡開科教授給了我一些英文文獻(xiàn)讓我閱讀,主要是美國鋼鐵年會的學(xué)術(shù)論文,大概有20篇左右,其中一篇是芬蘭Hollapa教授關(guān)于連鑄中間包冶金和非金屬夾雜物的文章,這是我讀的關(guān)于非金屬夾雜物方面的第一篇英文論文。我用了一周的時(shí)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(chǎn)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(gè)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(rèn)可。1994年的那個(gè)夏天之后,我更加大量閱讀相關(guān)學(xué)術(shù)論文,每遇到一篇優(yōu)秀的文章,都會有心曠神怡、醍醐灌頂?shù)母杏X。我博士論文《純凈鋼控制的理論與工藝》的主要內(nèi)容是關(guān)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(lǐng)域相吻合。人生都是緣分,這個(gè)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(guān)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(gè)方面,更重要的是研究其對鋼性能的影響及其生成機(jī)理和控制方略!比藗兿到y(tǒng)研究鋼中非金屬夾雜物最早開始于20世紀(jì)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(qiáng)調(diào)了夾雜物的“pathological aspects”。這個(gè)詞的中文意思是“病理學(xué)因素”,也就是強(qiáng)調(diào)了夾雜物是鋼的“disease”。鋼中非金屬夾雜物對鋼有害的結(jié)論近100年來根深蒂固。但是,這個(gè)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(gè)微小夾雜物是鋼天然存在的組分,就像鋼中化學(xué)元素(例如碳)的存在一樣。這些微小夾雜物的存在有時(shí)候有害處,但是,鋼不是一個(gè)單質(zhì),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(guān)于鋼中非金屬夾雜物,除了研究它們的危害之外,更應(yīng)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(shù)量上占絕大多數(shù),它們當(dāng)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(jī)理上是可以研究清楚的,從而確定其控制方略,進(jìn)而改善鋼的質(zhì)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(shí)期使用的“介在物”——介于鋼基體里的非金屬物質(zhì)——這個(gè)詞更中性一些。這一名稱一直在中國臺灣和日本學(xué)術(shù)界使用。從中性角度,中文應(yīng)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(yīng)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(jìn)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(jié)合的數(shù)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(jù)來源分類
1.3.2 依據(jù)形態(tài)和分布分類
1.3.3 依據(jù)變形能力分類
1.3.4 依據(jù)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(qiáng)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(shí)例)
1.6 關(guān)于鋼潔凈度指數(shù)的討論
1.6.1 總氧含量(T.0.)作為鋼潔凈度指數(shù)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(guān)于非金屬夾雜物數(shù)量和個(gè)數(shù)表征的幾個(gè)經(jīng)典問題
1.6.4 鋼的潔凈度指數(shù)
1.7 關(guān)于鋼中非金屬夾雜物幾個(gè)需要關(guān)注的研究方向
1.7.1 夾雜物三維形貌的揭示
1.7.2 復(fù)合脫氧的熱力學(xué)
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(diào)控能力
1.7.5 合金和輔料質(zhì)量對夾雜物的影響
1.7.6 關(guān)于水口結(jié)瘤機(jī)理的幾個(gè)問題
1.7.7 耐火材料和鋼液的反應(yīng)機(jī)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(xué)
1.7.9 結(jié)語
參考文獻(xiàn)
……
第二部分 鋼中非金屬夾雜物形成與控制的熱力學(xué)和動力學(xué)
第三部分 鋼中非金屬夾雜物相關(guān)的界面現(xiàn)象
第四部分 典型鋼種鋼中非金屬夾雜物控制