作者：杨健

出版社：冶金工业出版社

出版时间：2025-10-15

ISBN：978-7-5240-0376-2

内容简介
氧化物冶金技术是指利用炼钢过程中生成的微米级复合夹杂物诱导针状铁素体形核生长，并利用增量细化析出的纳米析出物颗粒钉扎奥氏体晶界移动，抑制奥氏体晶粒长大，以改善钢的焊接热影响区的组织和低温冲击韧性。本书首先介绍了钢材的大线能量焊接技术与焊接热影响区及其组织特征，然后进行了介绍氧化物冶金技术的概述介绍，并阐述焊接热影响区中晶内针状铁素体形核机制，原始奥氏体晶粒尺寸与钉扎作用，以及大线能量焊接用钢以及氧化物冶金技术的研究现状。随后进一步阐明Ti、Mg、Ca、Zr、REM及复合脱氧等脱氧方式对氧化冶金作用效果的影响，以及C、Si、Al、Nb、V、Cr、Mo、B、TiN比等合金元素对氧化物冶金作用效果的影响。

最后对于氧化物冶金技术存在的问题和研究现状进行分析，对于未来发展进行了展望。本书可供冶金工程和金属材料专业相关的科研人员、钢铁企业技术人员及高校相关专业的师生参考。

目录

1 引言5

1.1 大线能量焊接技术5

1.1.1 焊接技术与焊接线能量5

1.1.2 大线能量焊接方法及其技术特点10

1.2 焊接热影响区及其组织特征15

1.2.1 焊接接头与焊接热循环15

1.2.2 焊接热影响区的组织转变23

1.2.3 焊接热影响区裂纹扩展行为27

1.2.4 焊接热影响区性能劣化的问题29

参考文献30

2 氧化物冶金技术32

2.1 氧化物冶金技术概述32

2.2 晶内针状铁素体形核机制34

2.2.1 针状铁素体形态与晶体学结构34

2.2.2 针状铁素体相变理论基础35

2.2.3 晶内针状铁素体形核机制43

2.2.4 针状铁素体形成的影响因素47

2.3 原始奥氏体晶粒尺寸与颗粒钉扎作用52

2.3.1 奥氏体晶粒度与材料韧性52

2.3.2 第二相粒子钉扎作用52

2.3.3 奥氏体晶粒长大模型53

2.4 大线能量焊接用钢以及氧化物冶金技术的开发现状55

2.4.1 大线能量焊接用钢发展概况55

2.4.2 大线能量焊接用钢成分特点61

2.4.3 低合金高强钢的传统强韧化手段63

2.4.4 基于氧化物冶金技术发展的大线能量焊接用钢66

参考文献71

3 脱氧方式对氧化物冶金作用效果的影响74

3.1 脱氧产物竞争反应74

3.2 Ti氧化物冶金76

3.2.1 Ti的物理化学性质及其脱氧效果76

3.2.2 贫Mn区的形成76

3.2.3 Ti脱氧钢中夹杂物诱导的针状铁素体和夹杂物之间的取向关系79

3.2.4 Ti脱氧钢中夹杂物、析出物及组织83

3.3 Mg氧化物冶金95

3.3.1 Mg的基本物理化学性质及其脱氧效果95

3.3.2 Mg在氧化物冶金中的应用95

3.3.3 Mg氧化物冶金对厚板钢热影响区微米夹杂物的影响99

3.3.4 Mg氧化物冶金对厚板钢热影响区亚微米和纳米析出物的影响108

3.3.5 Mg氧化物冶金对厚板钢热影响区组织的影响118

3.3.6 Mg氧化物冶金对厚板钢热影响区裂纹和断裂韧性的影响147

3.4 Ca氧化物冶金156

3.4.1 Ca的基本物理化学性质及其脱氧效果156

3.4.2 Ca氧化物冶金对热影响区微米夹杂物和组织的影响156

3.4.3 Ca氧化物冶金对热影响区纳米析出和奥氏体晶粒尺寸的影响164

3.4.4 Ca氧化物冶金对热影响区韧性的影响166

3.5 Zr氧化物冶金167

3.5.1 Zr的基本物理化学性质及其脱氧效果167

3.5.2 Zr氧化物冶金对热影响区微米夹杂物和组织的影响170

3.5.3 Zr氧化物冶金对焊接热影响区韧性的影响173

3.6 REM氧化冶金174

3.6.1 REM的基本物理化学性质及其脱氧效果174

3.6.2 REM氧化物冶金对热影响区微米夹杂物和组织的影响176

3.6.3 REM氧化物冶金对焊接热影响区韧性的影响179

3.7 复合脱氧氧化物冶金180

3.7.1 Ti-Mg复合脱氧181

3.7.2 Ti-Ca复合脱氧184

3.7.3 Ti-Zr复合脱氧186

3.7.4 Ti-Mg-Ca复合脱氧192

3.7.5 Zr-Mg和Zr-Mg-Ti复合脱氧196

参考文献199

4 合金元素对氧化物冶金作用效果的影响206

4.1 合金元素提高粗晶热影响区韧性的基本作用206

4.2 C和Si元素对氧化物冶金作用效果的影响206

4.2.1 C和Si元素对钢材性能的影响207

4.2.2 C和Si元素对焊接热影响区第二相析出的影响207

4.2.3 C和Si元素对焊接热影响区微观组织的影响210

4.2.4 C和Si元素对焊接热影响区冲击韧性的影响215

4.3 Al元素对氧化物冶金作用效果的影响216

4.3.1 Al元素对HAZ第二相粒子的影响220

4.3.2 Al元素对HAZ组织的影响224

4.3.3 Al元素对HAZ低温韧性的影响231

4.4 Nb和V元素对氧化物冶金作用效果的影响234

4.4.1 Nb元素对Mg处理船板钢HAZ第二相粒子的影响237

4.4.2 Nb元素对Mg处理船板钢HAZ组织的影响242

4.4.3 Nb元素对Ca处理船板钢HAZ第二相粒子的影响251

4.4.4 Nb元素对Ca处理船板钢HAZ组织和韧性的影响254

4.4.5 V元素对钢材性能的影响258

4.5 Cr元素对氧化物冶金作用效果的影响261

4.6 Mo元素对氧化物冶金作用效果的影响263

4.6.1 Mo元素对钢材性能的影响263

4.6.2 Mo元素对焊接热影响区纳米析出物的影响264

4.6.3 Mo元素对焊接热影响区微观组织的影响266

4.6.4 Mo元素对焊接热影响区低温冲击韧性的影响266

4.7 B元素对氧化物冶金作用效果的影响267

4.7.1 B元素对Ca脱氧海工钢的影响267

4.7.2 B元素对Mg脱氧船板钢的影响281

4.8 TiN比对氧化物冶金的作用效果294

4.8.1 TiN比对焊接热影响区第二相粒子的影响294

4.8.2 TiN比对焊接热影响区组织的影响301

4.8.3 TiN比对焊接热影响区低温韧性的影响307

参考文献 314

5 展望 319