非水溶液电解法提取钢中夹杂物的溶解性和电解效率的研究

摘要

随着经济建设的发展，对于钢铁产品的质量要求日益严格，而钢中非金属夹杂物对于钢铁质量的影响至关重要，包括夹杂物的尺寸、数量、种类、分布等，因此准确获得钢中非金属夹杂物的相关信息意义深远。非水溶液电解法由于能够完整提取钢中非金属夹杂物，获得其三维形貌及准确尺寸信息，因此成为研究夹杂物的一种有效手段，但是其局限在于对夹杂物溶解性影响情况不明，电解效率极低。基于前人对于非水溶液的研究，本课题选用常用的三种非水电解溶液（10％AA、4%MS、2%TEA），研究了其对夹杂物的溶解情况及电解效率影响因素，并选择10%AA电解液对铝脱氧硫系易切削钢进行电解提取到了Al2O3、镁铝尖晶石和硫化锰类夹杂物。
　　在10%AA、4%MS、2%TEA电解液中，夹杂物均有不同程度的溶解，其溶解度受浸泡时间、粒度、晶型、种类、外加电压、混合铁屑等影响。纳米级夹杂物的溶解度极大，因此本文认为非水溶液电解法不适宜提取纳米级夹杂物，比较适用于提取微米级夹杂物。在电解提取钢中夹杂物时，电压范围宜选择2~4V，电解时间控制在10小时以内，并设置滤膜隔离夹杂物，防止与铁屑混合。
　　通过对10%AA、4%MS、2%TEA电解液的电解效率研究发现，虽然通过阳极极化曲线的测定，选择的电压避免了阳极钝化区域，但是电解液会随着电解反应的进行会发生变性及阳极氧化情况，所以电解效率还是会逐渐降低。电极距离选择不当，不合理的提高电解效率，会出现阳极结晶现象。电流过小，电解效率低，电流过大，阳极表面易氧化，电解液易变性。实验数据表明，电极距离宜控制在4cm，电流密度宜控制50～75mA/cm2。
　　对于本文所选择的铝脱氧硫系易切削钢，10%AA的综合性能最好，因此选择该种电解液进行电解提取夹杂物实验。对比在试样表面观察的夹杂物种类及数量和电解后得到的夹杂物，发现两种方法观察的夹杂物种类无差异，但是前者测定的夹杂物粒度范围及最大尺寸偏小，与后者相差一个数量级。通过金相分析，钢中硫化物主要呈颗粒状分布，而通过电解提取出来的夹杂物以棒状为主，非水溶液电解提取夹杂物为原始三维状态，能提供更全面准确的夹杂物形貌信息。因此本文认为非水溶液电解法提取夹杂物是一种获得夹杂物的有效手段。

目录

1 绪论

1.1 引言

1.2 钢中非金属夹杂物的来源、分类及危害

1.3 检测钢中夹杂物的方法

1.4 非水溶液电解法的研究现状

1.5 课题研究内容及意义

2 影响夹杂物在非水溶液中的溶解性因素研究

2.1 引言

2.2 研究方案

2.3 实验设计

2.4 结果分析

2.5 本章小结

3 非水溶液电解效率的影响因素

3.1 引言

3.2 研究方案

3.3 结果分析

3.4 本章小结

4 钢中硫化物及氧化铝夹杂物的电解提取

4.1 引言

4.2 实验设计

4.3 结果分析

4.4 本章小结

5 结 论

致谢

参考文献