Q345C无缝管中硫化物的控制

    Q345C无缝管中硫化物的控制

    Q345C无缝管中的FeS、MnS等硫化物对钢的热加工性、力学性能和耐蚀性有很大影响。日本东北大学科研人员对几个重要的Fe-S基合金状态图进行了实验研究和热力学解析，并结合过去研究中获得的热力学数据建立了Fe-Cr-Mn-Ni-Ti-S-C系状态图·热力学数据库。利用该数据库可以计算IF钢、不锈钢等实际钢种中的硫化物、碳硫化物的相平衡。根据液相、固相参加的不变系反应和熔点的关系，Fe-M准二元状态图有5种类型：M1型：存在2液相分离和偏晶反应（L1→固相+L2），金属熔点高于化合物熔点。M2型：存在2液相分离和偏晶反应（Le→固相+L1），金属熔点低于化合物熔点。E1型：液相无限可溶，存在共晶反应，金属熔点高于化合物熔点。。E2型：液相无限可溶，存在共晶反应，金属熔点低于化合物熔点。P1型：液相无限可溶，存在包晶反应，金属熔点低于化合物熔点。这些状态图的最大特点是各状态图中都存在互相分离的两个液相。

    利用上述的硫化物热力学数据库，对硫化物的组织形态进行控制，开发出无Pb易切削钢。根据环境保护的要求，对工业品中利用Pb 的问题进行制约，易切削Q345C无缝管中的Pb也在控制之列。以MnS替代Pb改善钢的切削性的研究已经进行了很多。但MnS在不锈Q345C无缝管中弥散分布会降低不锈钢的耐蚀性并使磁性能下降。

    以铁素体不锈钢SUS430为基钢的合金的800℃等温状态图。可以看出各种碳化物、硫化物的稳定性相近，所以C、S浓度的微小差别就会使析出的化合物发生变化。此外，在铁素体基体上只有Ti4C2S2析出的α + Ti4C2S2两相区非常狭窄，在实际炼钢操作时很难将成分控制到这样小的范围。另一方面，M26C6和TiC等碳化物是硬质化合物，虽然可以提高工具的耐磨性，但从切削性角度考虑应避免其析出。对切削性、耐蚀性影响较小的、TiS存在的α+ Ti4C2S2+TiS3相区是Ti4C2S2较多析出的区域，也是不锈钢易切削钢希望的成分范围。根据上述的合金设计思想，开发出无Pb易切削不锈钢。Ti4C2S2是利用在热力学理论和热力学数据库支持下的相图计算得到的结果，利用Ti4C2S2还成功开发出易切削的软磁铁合金、Ti合金、Ni合金等新型合金。

    对低合金含Pb易切削钢AISI 12L14的替代钢进行了开发。合金的设计思想是基于Van Vlack研究报告中提出的硫化物尺寸越大，切削性越好的结论。液相凝固温度范围越大，硫化物尺寸越大。利用硫化物状态图数据库计算结果表明，添加Cr的合金中的硫化物（Mn，Cr）S的凝固温度区域比AISI 12L14大许多，硫化物尺寸也因凝固温度区域的扩大而变大，因此可获得良好的易切削性。