高废钢比条件下含钛钢中TiN夹杂析出及其对疲劳性能的影响

##随着我国废钢资源的蓄积量逐渐增大以及响应双碳战略的发展要求,钢铁冶炼主要原料结构将逐步转变为废钢。然而,高废钢比冶炼会引入更高氮含量,含钛钢中析出的氮化钛夹杂硬度高、脆性大易于造成钢产品疲劳失效,因此,深入研究高废钢比冶炼条件下含钛钢中"氮含量-TiN夹杂-疲劳性能"之间的内在规律对于经济脱氮以及确保钢产品的安全服役具有重要意义。本文研究了三种钛含量微合金钢(0.12％Ti)中TiN夹杂析出及其高周疲劳性能,其区别为氮含量不同(在中间包含量为56ppm、40ppm和 30ppm)。结果显示,只有 20％的疲劳试样裂纹起源于尺寸在 16.8 μm ～ 55.9 μm的氧化物夹杂物,而其余 80％起源于表面缺陷,没有发现TiN夹杂物导致疲劳失效。进一步通过疲劳断裂面附近截面的夹杂物统计分析表征表明:H56、M40和L30钢中TiN夹杂物的平均尺寸为3.50 μm、3.22 μm和2.89 μm,最大尺寸分别为 6.92 μm、6.67 μm和6.23 μm.基于ChemAppPy平台模拟了含钛钢中TiN夹杂析出规律,在冷却速率为 0.2K/s条件下,当氮含量从30 ppm增加到 60 ppm时,TiN夹杂物的尺寸将从 6.1 μm增加到 7.1 μm。