研究了C-Mn-Mo-Cu-Nb-Ti-B系低碳微合金钢915℃淬火和490~640℃回火的调质工艺对钢的组织及力学性能的影响.用扫描电镜和透射电镜对实验钢的组织、析出物形态和分布以及断口形貌进行观察,采用X射线衍射仪分析钢中残余奥氏体的体积分数.结果表明:调质后,实验钢获得贝氏体、少量马氏体及残余奥氏体复相组织,贝氏体板条宽度只有250 nm,残余奥氏体的体积分数随着回火温度的升高而降低,经淬火与520℃回火后残余奥氏体的体积分数为2.1%.调质后析出物的数量激增,6~15 nm的析出物占70%以上.实验钢经过915℃淬火与520℃回火后,其屈服强度达到915 MPa,抗拉强度990 MPa,-40℃冲击功为95 J.细小的析出物及窄的板条提高了钢的强度.板条间有残余奥氏体存在,改善了实验钢的韧性

采用光学金相、电子显微术和化学相分析的方法并结合热力学计算,分析了紧凑式带钢生产(CSP)的Ti微合金化高强钢中的析出物及其析出规律.研究发现:高强钢中存在微米尺寸的立方TiN析出和大量纳米尺寸的析出物粒子;钢中MX相(M=Ti,Mo,Cr;X=C,N)的质量分数为0.0927%,其中10 nm以下的析出物占26.9%;均热之前和均热过程TiN已基本全部析出,连轧前TiC不具备析出的热力学条件;降低钢中N和S含量、严格控制卷取温度可增加TiC的体积分数,降低γ→α相变温度可以阻止细小碳化物长大.结果表明,析出物总的沉淀强化效果约为156 MPa,并能通过化学成分和工艺的控制进一步增强

采用热力学软件FactSage对CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物的低熔点区域面积进行了分析计算，发现其低熔点区域可以根据碱度的不同分为两个区域，利用KTH模型对这两个低熔点区域内的硫容量进行了计算比较，并结合临氢钢12Cr2Mo1R对钢液成分及脱硫的要求，对其适用的低熔点区域进行了讨论.结果表明：如将夹杂物控制在碱度高的低熔点区域，则CaO的质量分数在30%左右，Al2O3在15%左右，MgO在10%左右，SiO2大于40%，且SiO2越多，低熔点区面积越大；如果将夹杂物成分控制在低碱度区域，则CaO在50%左右，Al2O3在45%左右，MgO的质量分数在5%左右，SiO2的质量分数小于5%.高碱度低熔点区的硫容量明显小于低碱度低熔点区，在两个低熔点区内，硫容量均随碱度的增加而增加，且钙铝比越大，硫容量随碱度增加的幅度越大；对于临氢钢12Cr2Mo1R来说，应将CaO-Al2O3-SiO2-MgO四元系夹杂物控制在高碱度低熔点区域，且碱度和钙铝比越大越好

为了研究非金属夹杂物对航空用超高强度钢性能的影响,采用扫描电镜原位观测的方法,跟踪观察了拉伸和低周疲劳载荷作用下两种航空用超高强度钢中不同种类、形态和尺寸的夹杂物导致裂纹萌生与扩展的微观行为.结果表明,对于单个TiN和AlN夹杂,在拉伸载荷作用下,裂纹均首先在夹杂内部萌生.夹杂面积越大,夹杂内萌生的裂纹条数越多,第1条裂纹萌生所需的应力越小.在疲劳载荷作用下,对于单个TiN夹杂,裂纹也首先萌生于夹杂内部.但对于以点链状形式存在的AlN夹杂,无论是在拉伸还是疲劳载荷作用下,裂纹均首先在点链状夹杂内部两夹杂之间的母材中萌生,然后沿点链状夹杂向两侧扩展.以点链状形式存在的夹杂对材料疲劳性能的危害比单个夹杂严重得多,夹杂物对材料疲劳性能的危害远大于对拉伸性能的危害

从Al2O3活度和夹杂物成分两方面来研究精炼渣对夹杂物的影响.采用Factsage软件对CaO-Al2O3-SiO2-MgO(8%)-CaF2(8%)炉渣中Al2O3活度进行了计算,并研究了碱度和(MgO)含量对Al2O3活度的影响.当炉渣碱度从1.0增加到2.0时,炉渣中Al2O3活度随着炉渣碱度的增加而降低;当炉渣碱度从2.0增加到3.8时,Al2O3活度变化幅度很小;(MgO)质量分数分别为5%和8%的渣,Al2O3活度差距较小;在碱度高的炉渣中[Al]s容易被从炉渣还原到钢水中.在使用高碱度精炼渣的盘条中发现许多含有MgO的硬性夹杂物,并对此进行了分析,最后得出最适宜的炉渣碱度为2.5~3.0

分析了304和321不锈钢连铸水口结瘤物的物相,探讨了结瘤机理.结果表明,304水口结瘤物主要由Al2O3,MgO·Al2O3和少量细小的金属颗粒构成,结瘤层较薄,对正常浇铸的影响不显著,控制钢中Al<0.01%,可改善其结瘤.321连铸水口结瘤有TiN和CaO·TiO2两种类型:TiN型结瘤物主要由TiN和少量金属组成,控制措施是保持钢中钛氮积小于3.5,Al<0.01%;CaO·TiO2型结瘤物由CaO·TiO2-MgO·Al2O3和大量金属构成,尽可能减少钢中CaO·TiO2-MgO·Al2O3双相夹杂物的数量和避免二次氧化,可改善CaO·TiO2型结瘤,适当提高浇铸温度可缓解CaO·TiO2型结瘤

在高炉炉缸破损调研的基础上对高炉炉缸耐火材料热面凝铁层进行取样,利用扫描电子显微镜、物相分析等分析手段揭示了凝铁层的物相组成,并运用Thermol-calc热力学计算软件结合TCFE8数据库对铁水中石墨碳的析出温度及析出相分数进行了计算,最后揭示了炉缸凝铁层物相的形成机理.结果表明,高炉炉缸凝铁层主要由Fe相和石墨碳相交替分布组成,铁水成分对石墨碳析出温度影响较大,石墨碳析出温度远高于铁水凝固温度,铁水中C、Si元素含量对石墨碳析出相分数影响较大,而石墨碳析出相可增大铁水黏度11.9%.凝铁层中石墨碳的析出主要是由于Fe-耐火材料界面温度低于石墨碳析出温度,使得铁水中C不断向耐火材料热面迁移,进而形成Fe-C交替的分层结构

采用系统取样与实验室综合分析,对BOF-LF-CC工艺生产的SWRH82B钢洁净度衍变规律进行研究.结果表明,钙处理后钢中T[O]和显微夹杂物数量显著下降,轻微增氮;浇铸过程增氧增氮严重;铸坯中<5μm显微夹杂占97%,主要是棱角分明的纯Al2O3夹杂,球状复合氧化物与CaS和MnS的复合夹杂,简单氧化物或氮化物与MnS的复合夹杂;LF精炼后钙处理,脱氧显著,但使得铸坯中出现很多Al2O3硬性夹杂,对SWRH82B盘条质量造成严重的危害;中间包结构不合理,卷渣、内衬侵蚀和二次氧化严重,连铸过程钢液洁净度下降

对不同浇铸条件下的低碳钢连铸板坯进行了凝固钩（Hook）的特征研究，根据凝固钩的形貌概括了凝固钩的不同类型，统计了凝固钩周围气泡和夹杂物的分布，讨论了不同浇铸参数对铸坯凝固钩深度的影响，并通过Bikerman方程和弯月面凝固理论对凝固钩的不同特征进行了解释.结果表明：按形貌可将凝固钩分为完整叶状、双凝固钩、弯曲截断型和二次凝固型四种类型，其中二次凝固型的凝固钩出现的概率最高为46.8%，而完整叶状、弯曲截断型和二次凝固型的凝固钩出现概率分别为25.3%、7.6%和6.3%；研究发现，凝固钩周围的夹杂物数量明显多于其他区域的夹杂物数量，说明凝固钩能够捕获结晶器内上浮的夹杂物；对比不同浇铸参数发现，采用结晶器电磁制动装置（FC-Mold）、减小结晶器水口浸入深度、增大浇铸拉速均能够减小凝固钩的深度；Bikerman方程的计算结果和弯月面凝固理论能在机理上解释凝固钩的形貌特征

为了解析出物对经济型双相不锈钢2101热塑性的影响机制,对比了相同工艺下2101和2205双相不锈钢在热变形过程中相界析出物产生的规律.结果表明:2101钢比2205钢的相界处更倾向于产生析出物,促使后续热变形过程中相界产生裂纹,进而影响材料的热塑性.根据热力学相关数据,通过Thermo-Calc和实验测试数据,推导出2101和2205双相不锈钢析出物Cr2N的平衡固溶度公式,计算实验钢中析出物Cr2N的全固溶温度,同时引入Wagner相互作用系数,考虑了Ni、Mn、Mo和Si对固溶度积公式的影响.发现2101双相不锈钢中Cr2N的全固溶温度比2205钢高100℃左右,计算结果和实验结果吻合较好.实际生产过程中必须控制双相不锈钢热轧的终轧温度到全固溶温度以上,否则相界容易产生氮化物析出,影响材料热塑性