氧化物冶金技術(shù)及應(yīng)用研究

傳統(tǒng)的鋼材生產(chǎn)理論認為，只要提高鋼材的強度就要降低碳在鋼材中的含量，要減少碳在鋼材中的含量，這是一項很艱難的工作，對技術(shù)的要求也非常高，所以實施起來難度很大。十九世紀七十年代，日本有日本學(xué)者提出通過向鋼鐵中添加一定直徑的氧化物來提升鋼材的強度、拉伸強度，這樣的理論為我們解決了一大難題，這樣可以滿足我們對鋼鐵的要求，剛材的質(zhì)量也變得越來越好。這個理論的提出雖然說是顛覆了原來的傳統(tǒng)想法，但是為我們解決了一直以來的技術(shù)難題，所以說對我們鋼材的生產(chǎn)來說起到了很大的促進作用，有利于我們生產(chǎn)出更多的優(yōu)質(zhì)鋼材，提升了建筑物的承受強度，保證了人民的生命財產(chǎn)安全，這樣的方法是很值得推廣的。

氧化物冶金的概念

概括的說氧化物冶金就是把氧化物添加到鋼材中去改變鋼材中鐵晶體的形態(tài)、性質(zhì)，以此來提高鋼材硬度和拉伸強度的一種冶金方法。這種方法的應(yīng)用將加快我們國家鋼鐵行業(yè)的發(fā)展，生產(chǎn)出一些高品質(zhì)的鋼材，為我們社會主義建設(shè)貢獻力量。氧化物冶金的手段可以分為三種，第一，通過改變奧氏晶體粒來使鐵素晶體粒得到細化，由此來提升鋼材的強度和拉伸強度。第二，與方法一相反，有些鋼材需要他們的柔韌度，所以我們在冶煉的時候應(yīng)該注意奧氏晶體粒要保證粗化，這樣才能真正保證鋼材的柔韌度，得到我們所需要的產(chǎn)品。第三，是通過利用微小的非金屬雜物誘導(dǎo)晶體內(nèi)鐵素體形核細化晶粒，即使在奧氏晶體粒粗化的情況下也能保持鋼材的硬度和拉伸強度等指標。不同的手段都可以保證鋼材的生產(chǎn)，可以滿足人們的需要，這樣的技術(shù)需要我們引入并且好好發(fā)展，只有這樣我們的鋼材生產(chǎn)才能更加符合人們的需求。

氧化物冶金的理論基礎(chǔ)

兩次匹配異質(zhì)形核

異質(zhì)形核由外來物質(zhì)和金屬相之間的直接匹配稱為一次匹配形核。如果再以形成的異質(zhì)形核作為異質(zhì)形核的核心再與外來物質(zhì)和金屬相之間的匹配稱為兩次匹配異質(zhì)形核。兩次匹配異質(zhì)形核這幾種物質(zhì)之間的匹配，其中間有物質(zhì)起到了緩解外來物質(zhì)和金屬相的晶格常數(shù)和生成自由焓變等方面的差異，這樣的變化有利于促進異質(zhì)形核的變化。通俗點講，就是通過這幾種物質(zhì)的結(jié)合，改變了其中一些物質(zhì)的特性，而改變成這樣的特性正是我們所需要的，這樣的方法才值得推廣，才值得我們廣泛應(yīng)用。

鋼中晶體內(nèi)鐵素形體核原理

剛中晶體內(nèi)鐵素形體核原理一共分為以下幾種：應(yīng)力-應(yīng)變能機理、最小錯配度機理、局部成分變化機理和惰性界面能機理。這些機理都是冶金過程中出現(xiàn)的機理，在冶金的過程中還會出現(xiàn)其他不同的機理可能是我們這幾種機理所不能解釋的，這些現(xiàn)象還得留給我們的后人繼續(xù)解決，我們現(xiàn)在首要的問題是解決鋼材中含碳量跟鋼材硬度和拉伸強度之間的矛盾問題。下面就讓我們來簡單介紹一下這幾個機理的大致內(nèi)容。

應(yīng)力-應(yīng)變能機理

這個機理的主要內(nèi)容是研究者認為奧氏體的線膨脹系數(shù)比鋼鐵中所添加的各種各樣的非金屬雜物的線膨脹系數(shù)大，這樣的話，在冷卻的過程當中非金屬雜質(zhì)四周就會產(chǎn)生力量相對來說比較大的應(yīng)力-應(yīng)變場，在這種情況的影響下晶內(nèi)鐵素體形核更容易出現(xiàn)。在這樣的過程中，就還為了能夠使得晶內(nèi)鐵素體的出現(xiàn)來改變鋼鐵的物理性質(zhì)，使得鋼鐵的性能更加符合人們的要求，使得鋼材所建造的建筑物更加符合我們的使用和居住，我們的國家社會才能快速的發(fā)展。

最小錯配度機理

這個機理認為，晶內(nèi)鐵素體和鋼鐵中添加的各種雜物形核不需要很多的能量，所以在奧氏體中添加雜物更可能趨向產(chǎn)生晶內(nèi)鐵素體。這個機理也是從不同的角度來闡述晶內(nèi)鐵素體形成的過程，過程和研究的角度雖然不同，但是殊途同歸，都是為了晶內(nèi)鐵素體的產(chǎn)生，晶內(nèi)鐵素體的產(chǎn)生才能改善鋼鐵的特性，才能更符合人們的生產(chǎn)需求，讓人們的生活更加穩(wěn)定、安全。

局部成分變化機理

從機理的名稱就可以看出，出發(fā)的角度是內(nèi)部成分的變化，這個機理認為鋼材中添加的非金屬雜物能夠結(jié)合奧氏晶體四周的Mn元素，奧氏晶體有個特性就是當在缺乏錳元素時就會出現(xiàn)穩(wěn)定性降低的情況，這樣的話就能夠誘導(dǎo)鋼材中形成晶內(nèi)鐵素體形核。同上述兩個方法一樣，這個機理也是通過晶內(nèi)鐵素體形核的形成來論述的，只是論述的角度不一樣，但是結(jié)果一樣。

加大產(chǎn)品質(zhì)量管理力度，實行質(zhì)量監(jiān)督制度，及時制修訂有關(guān)工程技術(shù)規(guī)范并制定完善行業(yè)標準，加大監(jiān)督力度，對產(chǎn)品實行推廣認定、監(jiān)督檢查和進場復(fù)查，禁止假冒偽劣產(chǎn)品用于建設(shè)市場，同時規(guī)范市場行為，防止以次充好、低價銷售等不良競爭行為發(fā)生，促進行業(yè)市場健康有序發(fā)展。

惰性界面能機理

這個機理認為鋼材中添加的非金屬物質(zhì)是惰性物質(zhì)形成一個惰性界面，這個界面成為晶內(nèi)鐵素體的形核核心，晶內(nèi)鐵素體更容易在奧氏體晶界上形核、長大。

這一系列的機理都是從不同的方面介紹了晶內(nèi)鐵素形體形核過程，這個過程就是鋼材性能提升的過程，有助于我們生產(chǎn)出更高性能的鋼材，為社會主義建設(shè)服務(wù)，讓我們的祖國變得更加強大。

氧化物冶金技術(shù)的實際應(yīng)用

氧化物冶金的過程中要密切注意各種元素之間的比例和顆粒的大小，避免他們聚集在一起影響鋼材的質(zhì)量和性能。下面就讓我們來談?wù)勓趸镆苯鸬膸讉€實際應(yīng)用。

HTUFF工藝

HTUFF工藝是氧化物冶金的第二代技術(shù)，HTUFF工藝通常被用來進行特殊鋼材的焊接，比如說巨型輪船的建造過程中的鋼板之間的焊接、大型鋼材建筑的焊接。這種工藝能夠在高溫下使得鎂、鈣等元素的氧化物、硫化物合理均勻的分散到鋼材中去，進而遏制Y晶粒的長大，這樣的方法更夠有效的避免因為焊接而出現(xiàn)的鋼材物理性質(zhì)的變化，這樣可以有效的利用每一塊鋼材，提高鋼材的利用率，節(jié)省了成本。

JFE EW EL工藝

這些工藝跟上述方法一樣都是利用遏制Y晶粒的成長來促進晶內(nèi)鐵素體形核，進而減少鋼材中碳的含量來減少焊接對金屬各項性能帶來的影響。

結(jié)構(gòu)用高韌性熱鍛非調(diào)質(zhì)鋼材組織細化

我們知道，鋼材在形成的過程中都是要經(jīng)過淬火的反復(fù)灼燒和鍛打，為了在這樣的過程中不改變鋼材的各項指標，我們可以利用V、T等元素的添加物來使得奧氏體晶粒粗化，還要在鋼材鍛造前后利用冷卻的過程誘導(dǎo)IGF形核細化來保證鋼材的質(zhì)量。

這種方法鍛造出來的鋼材可以被用來建造汽車的一些部件，這樣的話我們國家在生產(chǎn)汽車時就可以不用依賴從國外進口一些零件了，這樣我們國家的汽車制造企業(yè)就會獲得空前發(fā)展。這樣的方法也肯定會被利用到其他領(lǐng)域，促進其他行業(yè)的發(fā)展，總之，我們掌握了這項技術(shù)之后，我們的國家社會都講從中獲得很大的進步。

氧化物冶金的應(yīng)用和前景

在國外的一些汽車企業(yè)已經(jīng)利用這項技術(shù)來成產(chǎn)汽車零部件，然后制造出更安全的汽車，這也是我們國家應(yīng)當借鑒的，這有這樣取長補短，我們的國家才會變得越來越強大，我們國家的技術(shù)水平也才會不斷提升。氧化物冶金技術(shù)的應(yīng)用肯定會在各個領(lǐng)域的到空前發(fā)展，我們國家的各個與鋼材相關(guān)的行業(yè)都應(yīng)該引進這項技術(shù)，為自己的企業(yè)和產(chǎn)品提升一個檔次，讓產(chǎn)品變得更安全實用，這樣我們的產(chǎn)品才能跟上時代發(fā)展的潮流，也才能在這樣競爭激烈的國際市場上站穩(wěn)腳跟。

總結(jié)

氧化物冶金技術(shù)的發(fā)現(xiàn)就是一個創(chuàng)舉，這樣的發(fā)現(xiàn)必將會被應(yīng)用到各個領(lǐng)域，并且促進各個行業(yè)的發(fā)展。我們國家也要引進這項技術(shù)并且廣泛應(yīng)用，使我們的各個行業(yè)更具競爭力，能夠與國外企業(yè)抗衡，這樣我們的國家才會變得越來越富強。

10.3969/j.issn.1001- 8972.2016.21.006