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研究生:何健銘
研究生(外文):Jian-ming He
論文名稱:稀土元素添加對耐候鋼鑄胚中介在物影響之研究
論文名稱(外文):The Influence of Rare Earth Elements on inclusion in Weather resistant Steel Ingot
指導教授:許澤勳
指導教授(外文):Tzer-shin Sheu
學位類別:碩士
校院名稱:義守大學
系所名稱:材料科學與工程學系碩士班
學門:工程學門
學類:綜合工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2009
畢業學年度:97
語文別:中文
論文頁數:97
中文關鍵詞:稀土元素介在物耐候鋼
外文關鍵詞:weather resistant steelsinclusionrare-earth element
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所謂鋼液的清淨度就是鋼液中雜質元素的含量,而鋼液中雜質元素稱為析出物。介在物大部分主要組成為如:Al2O3、MnS、AlN、SiO2、CaO…等,而本實驗是添加不同稀土元素含量於耐候鋼中改變其介在物變化並加熱鋼材分析加熱對介在物之影響,介在物對於鋼材的影響有,降低加工性,加工時在介在物附近易造成應力集中而斷裂,降低鋼材的強度,降低材料延展性…等對於機械性質的不良影響,並且稀土元素有強的脫氧、脫硫能力及其與鋼中其他雜質元素有強的親和力,然而可降低鋼中硫、氧、磷、氫、氮含量以及抑制砷、鉍、鉛等形成的低熔點化合物介在物在晶界上的偏析,研究添加稀土對鋼材的介在物之成分組成、形態與大小之關係。
因此,本研究之目的在探討添加不同稀土元素(Ce)含量(0.034wt%、0.068wt%、0.120wt%)對耐候鋼之顯微組織中介在物之OM、SEM和EDS顯微組織之分析。
本研究室目前成果,研究介在物並且發現其介在物加熱後有明顯改變其介在物之成分組成、形態與大小,並且在鋼胚取樣位置不同介在物亦有數量的差異,耐候鋼中添加稀土元素後,其產生介在物種類為稀土氧化物、稀土氧硫化物與稀土硫化物,發現添加稀土元素不同的含量當含量增加時介在物也增加,而加熱後對介在物其大小當加熱時間越長時介在物有變小的趨勢,而介在物型態並無太大差異。
It’s well known that weather resistant steels are important for the application as rail, cabinet, leaf spring etc. Besides, the purity of the molten steel is the impurity element content in molten steel, but in the molten steel the impurity elements is called inclusions. Due to the huge deformation ratio of steels by the manufacturing the morphology of inclusions plays affecting role on the properties of steel such as workability, toughness. Most inclusions are Al2O3、MnS、AlN、SiO2、CaO etc.The study investigates the influences of doping rare-earth element on microstructural evolution of weather resistant steels. Doping was performed in a high-vacuum furnace using Ce element (0.034wt%、0.068wt%and0.120wt%), as rare earth element. Heat treatment parameters employed in this study was 1250oC accompanying with different holding times (30,120, and 240 min). The microstructural characterization and phase constitution of the resulting surfaces were carried out by metallography, scanning electron microscope (SEM/EDS). The results show that the amounts of the inclusions increase accompanying with the adding content of Ce element. Comparing the inclusions at RT and after re-heating treatment, the inclusions are smaller after re-heating than at RT. The morphologies of the inclusions are not change a lot. The inclusions are shrunk to 3.5~4 μm after re-heating at 1250℃ just for 0.5 hour, to 2.5~3.5μm after re-heating for 2hours and to 2~3 μm for 4 hours.
中文摘要I
英文摘要III
誌謝IV
總目錄V
表目錄VII
圖目錄VIII
第一章 前言1
第二章 研究背景3
第三章 基礎理論7
3-1 何謂稀土元素7
3-1-1 稀土元素的物理化學性質9
3-1-2 稀土元素之應用領域10
3-2 鋼鐵材料之介在物型態11
3-2-1 介在物形成之機制11
3-2-2 鑄造時不同脫氧劑之功用14
3-3 介在物對鋼材之影響16
3-3-1 介在物造成鋼材破裂的方式16
3-3-2 鋼材疲勞破損過程17
3-4 鋼材中介在物對於高溫機械性質之影響19
3-5 稀土元素在鋼材中作用22
3-5-1 稀土對氧、硫之影響22
3-5-2 稀土元素對鋼材介在物之作用25
3-5-3 稀土元素對析出物型態大小改變之作用26
3-6-4 稀土元素對鋼材晶粒細化作用27
第四章 實驗方法與步驟28
4-1 實驗流程圖28
4-2 試片取樣位置28
4-3 化學成分分析表29
4-4 儀器設備與分析方法30
4-4-1 高溫爐30
4-4-2 OM 30
4-4-3 SEM(掃描式電子顯微鏡)31
第五章 結果與討論33
5-1 介在物種類分析33
5-2 介在物型態尺寸分佈34
5-3 介在物定量分析與形狀探討43
5-4 耐候鋼於1250℃不同持溫時間下介在物之變化47
5-4-1 介在物定量分析47
5-4-2 介在物型態尺寸分佈58
5-4-2 介在物種類分析63
第六章 結論81
第七章 參考文獻82
作者簡介86
表目錄
表2-1 The data of Oxygen content in world steel factory5
表3-1 稀土元素之應用領域10
表4-1 化學成分表28
圖目錄
圖1-1 耐候鋼之實例應用2
圖2-1 從1980到現今,介在物的含量以及對於鋼品壽命的影響圖4
圖2-2 元素週期表8
圖3-1 鑄造過程介在物形狀大小的圖示12
圖3-2 鋼材中介在物組成及分類13
圖3-3 Sequence of events in the propagation of ductile fracture by nucleation,growth and coalescence of voids 16
圖3-4 Region of high temperature embrittlement microsegregation formed in depressed surface areas 20
圖3-5 Schematic presentation of ductility troughs appearing in hot tensile test 21
圖3-6 1650℃時稀土和其他元素氧化物標準生成自由能22
圖3-7 1650℃時稀土和其他元素硫化物標準生成自由能22
圖3-8 稀土化合物的標準生成自由能與溫度關係圖23
圖4-1 實驗流程27
圖4-2 試片取樣位置27
圖4-3 1700℃高溫爐29
圖4-4 The effect of interaction volume between electron beam and sample 30
圖4-5 The image of filed emission scan electron microscope(SEM)31
圖5-1 試片RE034之顯微組織34
圖5-2 試片RE068之顯微組織35
圖5-3 試片RE120之顯微組織36
圖5-4 試片RE034之SEM金相組織37
圖5-5 試片RE068之SEM金相組織37
圖5-6 試片RE120之SEM金相組織37
圖5-7 試片RE034之SEM-EDS成分分析38
圖5-8 試片RE034之SEM-EDS成分分析38
圖5-9 試片RE068之SEM-EDS成分分析39
圖5-10 試片RE068之SEM-EDS成分分析39
圖5-11 試片RE120之SEM-EDS成分分析40
圖5-12 試片RE120之SEM-EDS成分分析40
圖5-13 試片介在物尺寸分析41
圖5-14 試片介在物定量分析43
圖5-15 試片RE034腐蝕後之SEM金相組織44
圖5-16 試片RE068腐蝕後之SEM金相組織44
圖5-17 試片RE120腐蝕後之SEM金相組織44
圖5-18 介在物形成機制簡意圖定析45
圖5-19 試片RE034於1250℃持溫30分鐘之顯微組織47
圖5-20 試片RE068於1250℃持溫30分鐘之顯微組織48
圖5-21 試片RE120於1250℃持溫30分鐘之顯微組織49
圖5-22 試片RE034於1250℃持溫2小時之顯微組織50
圖5-23 試片RE068於1250℃持溫2小時之顯微組織51
圖5-24 試片RE120於1250℃持溫2小時之顯微組織52
圖5-25 試片RE034於1250℃持溫4小時之顯微組織53
圖5-26 試片RE068於1250℃持溫4小時之顯微組織54
圖5-27 試片RE120於1250℃持溫4小時之顯微組織55
圖5-28 試片加熱後介在物定量分析56
圖5-29 試片RE034於1250℃持溫30分鐘之SEM金相組織58
圖5-30 試片RE068於1250℃持溫30分鐘之SEM金相組織58
圖5-31 試片RE120於1250℃持溫30分鐘之SEM金相組織58
圖5-32 試片RE034於1250℃持溫2小時之SEM金相組織59
圖5-33 試片RE068於1250℃持溫2小時之SEM金相組織59
圖5-34 試片RE120於1250℃持溫2小時之SEM金相組織59
圖5-35 試片RE034於1250℃持溫4小時之SEM金相組織60
圖5-36 試片RE068於1250℃持溫4小時之SEM金相組織60
圖5-37 試片RE120於1250℃持溫4小時之SEM金相組織60
圖5-38 試片加熱後介在物尺寸分析61
圖5-39 試片RE034於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析63
圖5-40 試片RE034於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析63
圖5-41 試片RE068於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析64
圖5-42 試片RE068於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析64
圖5-43 試片RE120於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析65
圖5-44 試片RE120於1250℃持溫30分鐘之SEM-ESD成分分析65
圖5-45 試片RE034於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析66
圖5-46 試片RE034於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析66
圖5-47 試片RE068於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析67
圖5-48 試片RE068於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析67
圖5-49 試片RE120於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析68
圖5-50 試片RE120於1250℃持溫2小時之SEM-EDS成分分析68
圖5-51 試片RE034於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析69
圖5-52 試片RE034於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析69
圖5-53 試片RE068於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析70
圖5-54 試片RE068於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析70
圖5-55 試片RE120於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析71
圖5-56 試片RE120於1250℃持溫4小時之SEM-EDS成分分析71
圖5-57 試片RE034之SEM及Mapping之成分分析72
圖5-58 試片RE034之SEM及Mapping之成分分析72
圖5-59 試片RE068之SEM及Mapping之成分分析73
圖5-60 試片RE068之SEM及Mapping之成分分析73
圖5-61 試片RE120之SEM及Mapping之成分分析74
圖5-62 試片RE120之SEM及Mapping之成分分析74
圖5-63 試片RE034加熱1250℃持溫2小時之Line-scan成分分析75
圖5-64 試片RE068加熱1250℃持溫2小時之Line-scan成分分析76
圖5-65 試片RE120加熱1250℃持溫2小時之Line-scan成分分析77
圖5-66 試片RE034加熱1250℃持溫2小時之SEM-EDS之Ce成分分析78
圖5-67 試片RE068加熱1250℃持溫2小時之SEM-EDS之Ce成分分析78
圖5-68 試片RE120加熱1250℃持溫2小時之SEM-EDS之Ce成分分析78
圖5-69 介在物加熱後簡意圖分析79
中文部份
[1]尹安远、吴素君,“钢中非金属夹杂物的鉴定”,PTCA (Part:A PHYS.TEST. ),第43卷,2007年,p.8。
[2]王建民、朱慧、楊森、任福華,“變質處理對低合金鑄鋼組織和性能的影響”,鑄造,第56卷,第8期,2007年8月。
[3]王震東,“稀土元素的特性及其對電熱合金性質的影響”,機械技術月刊,1997年,pp.124-133。
[4]王龍妹、杜挺,“微量稀土元素在鋼中的作用機理及應用研究”,稀土,第22卷,第4期,2001年,pp.37-39.
[5]余景生,稀土處理鋼手冊,北京,金工業出版社,1993年,p.25。
[6]余景生等,稀土處理鋼手冊,北京,金工業出版社,1993年, p.24。
[7]李春龍,“稀土在鋼中的應用及需注意的一些問題”,稀土,包鋼鋼鐵研究院,第22卷,第4期,2001年8月。
[8]李春龍,“稀土在鋼中的應用及需要注意的一些問題”,稀土,第22卷,第4期,2001年8月。
[9]李應波、王福明、朱寶晶,“稀土元素在鐵體素不�袗�中的應用和應用前景”,特殊鋼,第29卷,第3期,2008年6月。
[10]李紅英,稀土功能材料:新材料與應用技術叢書,曉園出版社,2006年,pp.1-18。
[11]杜挺,杜挺科技文集,北京冶金工業出版社,1996年,pp.229-285。
[12]杜挺、王常珍,稀土碱土等多種元素的物理化學及在材料中的應用,北京科學出版社,1995年,pp.208-222。
[13]杜挺、王龍妹、昊夜明,“稀土在鋼中應用的熱力學基礎作用問題和前景”,中國稀土學會稀土在鋼中應用委員會. 稀土在鋼中應用繼續研討會論文集,包鋼冶金研究所,1999年,pp.1-7。
[14]岳麗傑,“Cu-P耐候鋼中稀土對介在物和耐蝕性的影響”,東北大學學報(自然科學版),第25卷,第12期,2004年12月。
[15]岳麗傑,Cu-P-RE耐候鋼中稀土行為作用及機制的研究,東北大學博士學位論文,2006年1月1日。
[16]林昭宏、黃禎烈、施景翔、康進興、楊信利、周兆民、楊國和,鋼鐵材料手冊,第二章,鋼鐵鑄件,1998 年,pp.89-90。
[17]范志銘,數學模式與物理式在鋼鐵盛鋼桶精煉與連鑄製程之應用研究,國立成功大學材料科學及工程學系博士論文,2002年12月,pp.7-9。
[18]張明準,“SUS430鐵體素不�袗�朔性應變比r值的影響”,特殊鋼,2003年,pp.24-41。
[19]張學輝、徐光華、李國賓、劉昆華,“耐候鋼的質量現狀及試驗研究”,第十二屆全國煤鋼學術會議論文。
[20]張學輝、徐光華、李國賓、劉昆華,“鋼的質量現狀及試驗研究”,第十二屆全國煤鋼學術會議論文。
[21]陸匠心、李愛柏、李自剛、溫東輝,“寶鋼耐候鋼產品開發的現狀及展望”,中國冶金,第12期,2004年12月。
[22]黃稀祐,鋼鐵冶金原理,冶金工業出版社,1990年,p.216。
[23]葉贊定、石漢正、彭嘉肇、莊錦川,“鋼鐵材料手冊 第十章 鋼鐵材料破損原因分析”,1998年,pp.620-621。
[24]劉偉隆、林淳杰、曾春風、陳文照,物理冶金,全華科技圖書公司, 三版,1992年,pp.16-4~16-7, pp.14-34~14-35, pp.14-38~14-39。
英文部分
[1]A. Yamanaka, K. Nakajima and K. Okamura, “Critical strain for internalcrack formation in continuous casting”, Ironmaking and steelmaking, vol.22, no.6, 1995, pp.508-512.
[2]Aksoy A. M., Trans. ASM, 49, 514, 1957.
[3]H. G. Suzuki and D. Eylon, “Hot Ductility of Titanium Alloys - A Comparison with Carbon Steels”, ISIJ International, vol.33, no.12,1993, pp.1270-1274.
[4]H. G. Suzuki, S. Nishimura and S. Yamaguchi, “Characteristics of hot ductility in steels subjected to the melting and solidification”, Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, vol.22, 1982, pp.48-56.
[5]H. G. Suzuki, S. Nishimura, J. Imamura and Y. Nakamura,“Embrittlement of Steels Occurring in the Temperature Range from 1000 to 600 Degree C”,Transactions of the Iron and Steel Institute of Japan, vol.24, no.3, March 1984, pp.169-177.
[6]Han Q. Y., “Rare earth alkaline earth and other elements in metallurgy”, Tokyo: IOS Press , 1988, pp.145-165.
[7]Longmei Wang, Qin Lin, Jingwen Ji, Denian Lan, “New study concerning development of application of rare earth metals in steels”, Journal of Alloys and Compounds, 2006, pp.384-386.
[8]Luyckx L. and Jackman J. R., “Current trends in the use of rare earths in steelmaking”, Electric Furnace Proceedings, 1973, vol.31, p.175.
[9]T. Shih and T. Araki, “Trans. Iron Steel Inst.”, Jpn 13, 1973, pp.11-19.
[10]Waudby P. E., “Rare earth addition to steel”, International Metal Reviews, 1978, pp.74-88.
[11]Wilson W. G. and Wells R. G., “Identifying inclusions in rare earth treated steel”, Metal Progress, 1973, p.75.
[12]Wilson W. G., Kay D. A. R. and Vahed A., “The use of thermodynamics and phase equilibria to predict the behavior of the earth elements in steel”, J. of Metals, 1974, p.14.
[13]Wilson W. G.,“Results from various methods of adding rare earths”, Electric Furnace Proceedings, 1973, vol.31, p.154.
[14]Y. Maehara and Y. Ohmori, “Precipitation of AlN and NbC and the HotDuctility of Low Carbon Steels”, Materials Science and Engineering, vol.62, no.1, January 1984, pp.109-119.
[15]Zhang Q. C., Wu J. S. and Wang J. J., “Corrosion behavior of weathering steel in marine atmosphere” , Materials Chemistry and Physics, 2002, pp.603-608.
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
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