Abstract
A mixture consisting of TiO2 nanoparticles and pure iron powder was directly added into molten steel, and its effects on inclusion and microstructure have been studied. Through a scanning electron microscope (SEM) and an Energy Dispersive Spectrometer (EDS), Ti-containing inclusions, in which the elements of Si, Mn and Al co-existed, were observed. Moreover, compared with the non-treated sample, statistical results indicated that the inclusion in the treated sample was refined and its number per unit area increased by 50 %. These phenomena meant the adding validity of TiO2 nanoparticle, and may be due to the decomposition reaction of TiO2 and the higher Gibbs free energy of the nanoparticles. After etching, it was found that the Ti-bearing inclusions can induce intragranular acicular ferrite nucleation. This appearance was consistent with the Ti-containing inclusion introduced through the internal precipitation method.
Kurzfassung
Eine Mischung aus TiO2-Nanopartikeln und Pulver aus reinem Eisen wurde einer Stahlschmelze direkt zugegeben. Daraufhin wurden die Auswirkungen dieser Zugabe auf Einschlüsse und das Gefüge untersucht. Mit einem Rasterelektronenmikroskop (REM) und einem energiedispersivem Spektrometer (EDX) wurden Ti-haltige Einschlüsse betrachtet, in denen die Elemente Si, Mn und Al nebeneinander auftraten. Statistische Ergebnisse zeigten zudem, dass die Einschlüsse in der behandelten Probe, verglichen mit der unbehandelten Probe, gefeinert waren und ihre Anzahl pro Einheitsfläche um 50 % höher ausfiel. Diese Phänomene belegen die Wirksamkeit der Zugabe von TiO2-Nanopartikeln. Sie gehen möglicherweise auf die Zerfallsreaktion von TiO2 und der höheren freien Gibbs-Energie der Nanopartikel zurück. Nach dem Ätzen wurde beobachtet, dass die Ti-haltigen Einschlüsse die Keimbildung intragranularen nadeligen Ferrits hervorrufen können. Diese Beobachtungen standen im Einklang mit den Betrachtungen der Ti-haltigen Einschlüsse, die durch das Verfahren der inneren Ausscheidung eingebracht wurden.
References / Literatur
[1] Sarma, D. S.; Karasev, A. V.; Jönsson, P. G.: ISIJ Int.49 (2009) 7, 1063–107410.2355/isijinternational.49.1063Search in Google Scholar
[2] Koseki, T.; Thewlis, G.: Mater. Sci. Technol.21 (2005) 8, 867–87910.1179/174328405X51703Search in Google Scholar
[3] Wan, X. L.; Wei, R.; Wu, K. M.: Mater. Charact.61 (2010) 7, 726–73110.1016/j.matchar.2010.04.004Search in Google Scholar
[4] Byun, J. S.; Shim, J. H.; Cho, Y. W.: Scripta Mater.48 (2003) 4, 449–45410.1016/S1359-6462(02)00437-2Search in Google Scholar
[5] Kikuchi, N.; Nabeshima, S.; Kishimoto, Y.; Matsushita, T.; Sridhar, S.: ISIJ Int.47 (2007) 9, 1255–126410.2355/isijinternational.47.1255Search in Google Scholar
[6] Mu, W. Z.; Jönsson, P. G.; Nakajima, K.: High Temp. Mater. Proc.36 (2017) 4, 309–32510.1515/htmp-2016-0175Search in Google Scholar
[7] Gregg, J. M.; Bhadeshia, H. K. D. H.: Metall. Mater. Trans. A.25 (1994) 8, 1603–161110.1007/BF02668526Search in Google Scholar
[8] Zhang, S. H.; Hattori, N.; Enomoto, M.; Tarui, T.: ISIJ Int.36 (1996) 10, 1301–130910.2355/isijinternational.36.1301Search in Google Scholar
[9] Mu, W. Z.; Jönsson, P. G.; Nakajima, K.: ISIJ Int.54 (2014) 12, 2907–291610.2355/isijinternational.54.2907Search in Google Scholar
[10] Mu, W. Z.; Jönsson, P. G.; Shibata, H.; Nakajima, K.: Steel Res Int.87 (2016) 3, 339–34810.1002/srin.201670013Search in Google Scholar
[11] Gregg, J M.; Bhadeshia, H. K. D. H.: Acta Mater.45 (1997) 2, 739–74810.1016/S1359-6454(96)00187-5Search in Google Scholar
[12] Nedjad, S. H.; Farzaneh, A.: Scripta Mater.57 (2007) 10, 937–94010.1016/j.scriptamat.2007.07.016Search in Google Scholar
[13] Grong, Ø.; Kolbeinsen, L.; van der Eijk, C.; Tranell, G.: ISIJ Int.46 (2006) 6, 824–83110.2355/isijinternational.46.824Search in Google Scholar
[14] Kiviö, M.; Holappa, L.; Iung, T.: Metall. Mater. Trans. B.41 (2010) 6, 1194–120410.1007/s11663-010-9416-ySearch in Google Scholar
[15] Zhuo, X. J.; Wang, Y. Q.; WangX. H.; Lee, H. G.: J Iron Steel Res Int.17 (2010) 2, 10–1610.1016/S1006-706X(10)60051-9Search in Google Scholar
[16] Li, X. B.; Min, Y.; Liu, C. J.; Jiang, M. F.: Steel Research Int.87 (2016) 5, 622–63210.1002/srin.201500167Search in Google Scholar
[17] Cai, Z. Y.; Lin, H.; Tian, X. S.; Kong, H.: Pract. Metallogr.54 (2017) 2, 95–10610.3139/147.110415Search in Google Scholar
[18] Deng, X. X.; Jiang, M.; Wang, X. H.: Acta Metall. Sin.(Engl.Lett.)25 (2012) 3, 241–248Search in Google Scholar
[19] Zeng, Y. Y.; Shen, P. K.; Tong, Y. X.: Acta Sci. Nat. Univ. Sunyatseni.43 (2004) 3, 18–20Search in Google Scholar
[20] Kiviö, M.; Holappa, L.: Metall. Mater. Trans. B.43 (2012) 2, 233–240. 10.1007/s11663-011-9603-5Search in Google Scholar
[21] Eisenhüttenleute, V. D. (Eds.): Slag Atlas, 2nd edition, Verlag Stahleisen GmbH, D-Düsseldorf, Germany, 1995, p.414Search in Google Scholar
[22] Xu, C.; Kong, H.; Zhang, M. Y.; Shan, M. W.: Mater Test.61 (2019) 2, 164–168; 10.3139/120.111284Search in Google Scholar
[23] Byun, J. S.; Shim, J. H.; Cho, Y. W.; Lee, D. N.: Acta Mater.51 (2003) 6, 1593–160610.1016/S1359-6454(02)00560-8Search in Google Scholar
[24] Shim, J. H.; Oh, Y. J.; Suh, J. Y.; Cho, Y. W.; Shim, J. D.; Byun, J. S.; Lee, D. N.: Acta Mater.49 (2001) 12, 2115–212210.1016/S1359-6454(01)00134-3Search in Google Scholar
[25] Huang, Q.; Wang, X. H.; Jiang, M.; Hu, Z. Y.; Yang, C. W.: Steel Res Int.87 (2016) 4, 445–45510.1002/srin.201500088Search in Google Scholar
[26] Shannon, R. D.: Acta Cryst.32 (1976) 5, 751–76710.1107/S0567739476001551Search in Google Scholar
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