Modification Effect and Mechanism of La-Ce on Inclusions in GCr15 Bearing Steel

Wu Xiangyu; Dong Bingcheng; Wang Zifei; Tian Qianren; Fu Jianxun

doi:10.20057/j.1003-8620.2023-00234

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Modification Effect and Mechanism of La-Ce on Inclusions in GCr15 Bearing Steel

Smelting and Solidification | 更新时间：2025-05-09

- Modification Effect and Mechanism of La-Ce on Inclusions in GCr15 Bearing Steel
- Special Steel Vol. 45, Issue 2, Pages: 39-45(2024)
- 作者机构：
  
  1.上海大学材料科学与工程学院先进凝固技术中心，省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室，上海 200444
  2.山钢股份莱芜分公司技术中心，莱芜 271104
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2023-00234
  CLC： TG142
- Received：17 November 2023，
  
  Published：30 March 2024
- 稿件说明：
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吴翔宇,董丙成,王梓菲等.La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果及机理[J].特殊钢,2024,45(02):39-45.

Wu Xiangyu,Dong Bingcheng,Wang Zifei,et al.Modification Effect and Mechanism of La-Ce on Inclusions in GCr15 Bearing Steel[J].Special Steel,2024,45(02):39-45.
吴翔宇,董丙成,王梓菲等.La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果及机理[J].特殊钢,2024,45(02):39-45. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00234.

Wu Xiangyu,Dong Bingcheng,Wang Zifei,et al.Modification Effect and Mechanism of La-Ce on Inclusions in GCr15 Bearing Steel[J].Special Steel,2024,45(02):39-45. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00234.

摘要

为了探究稀土La-Ce对GCr15轴承钢中夹杂物的改质效果，采用了公称容量为1 kg的高温管式炉，冶炼了6炉不同La-Ce含量的GCr15轴承钢钢锭，借助光学显微镜、扫描电镜等表征手段，并结合FactSage热力学软件对不同La-Ce含量的GCr15钢中夹杂物的转化规律进行研究。结果表明，未添加La-Ce的GCr15轴承钢中典型夹杂物为不规则状的Al

和MnS，La-Ce的添加会将其改质为类型较为复杂的稀土夹杂物，随着La-Ce含量的提高，1 600 ℃下钢中夹杂物的转化规律为Al

→REAlO

→ RE

S → RE

S + RE

（RE为La-Ce）。当La-Ce含量为96×10

-6

时，Al

和MnS均被改质为球状的RE

S·RE

复合稀土夹杂物，钢中夹杂物的数量处于较低水平且夹杂物的整体形貌控制较好。

Abstract

In order to investigate the effect of Rare Earth La-Ce on the modification of inclusions in GCr15 bearing steel， a high-temperature tube furnace with a nominal capacity of 1 kg was used to smelt 6 heats of GCr15 bearing steel ingots with different La-Ce contents. Characterization methods such as optical microscopy and scanning electron microscopy were used， and the transformation law of inclusions in GCr15 steel at different La-Ce contents was studied using FactSage thermodynamic software. The results show that the typical inclusions in GCr15 bearing steel without adding La-Ce are Al

and MnS， and the addition of La-Ce will modify it to more complex Rare Earth inclusions. With the increase of La-Ce content， the transformation law of inclusions in steel at 1 600 ℃ is Al

→ REAlO

→ RE

S →RE

S+RE

（RE is La、Ce）. With the increase of La-Ce content， the density of inclusions and the average aspect ratio in the steel both decrease first and then increase. When the La-Ce content is 96 ×10

-6

， Al

and MnS were both transformed into spherical RE

S · RE

composite rare earth inclusions. The number of inclusions in the steel was at a low level and the overall morphology of the inclusions was well controlled.

关键词

Keywords

references

尹　啸，雷书伟，徐　曦，等 . 改善高碳铬轴承钢碳化物均匀性研究［J］. 上海金属， 2022 ， 44 （ 6 ）： 78 - 85+91 .

刘耀中，范崇惠 . 高碳铬轴承钢滚动轴承零件热处理技术发展与展望［J］. 金属热处理， 2014 ， 39 （ 1 ）： 53 - 57 .

邹　涛，王　鹏，董艳伍，等 . Ce-Mg合金加入对GCr15轴承钢夹杂物和凝固组织的影响［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 6 ）： 1 - 7 .

Hashimoto K ， Fujimatsu T ， Tsunekage N ， et al . Study of rolling contact fatigue of bearing steels in relation to various oxide inclusions ［J］. Materials & Design ， 2011 ， 32 （ 3 ）： 1605 - 1611 .

蒋鲤平，徐建飞，王昆鹏，等 . 高碳铬GCr15轴承钢中镁铝夹杂物形成与控制工艺实践［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 4 ）： 41 - 45 .

Mayer H ， Haydn W ， Schuller R ， et al . Very high cycle fatigue properties of bainitic high carbon–chromium steel ［J］. International Journal of Fatigue ， 2009 ， 31 （ 2 ）： 242 - 249 .

尉　政，任　英，任　强，等 . 镁对GCr15轴承钢中夹杂物及奥氏体晶粒的影响［J］. 钢铁， 2023 ， 58 （ 7 ）： 133 - 143 .

屈志东，杨　博，孟晓玲，等 . 钢液Ca含量控制对Ds夹杂物的影响研究［J］. 炼钢， 2023 ， 39 （ 3 ）： 79 - 85 .

Pan F ， Zhang J ， Chen H L ， et al . Thermodynamic calculation among cerium， oxygen， and sulfur in liquid iron ［J］. Scientific Reports ， 2016 ， 6 ： 35843 .

Wang H P ， Xiong L ， Zhang L ， et al . Investigation of RE-O-S-As inclusions in high carbon steels ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2017 ， 48 （ 6 ）： 2849 - 2858 .

Bohlen J ， Yi S ， Letzig D ， et al . Effect of rare earth elements on the microstructure and texture development in magnesium–manganese alloys during extrusion ［J］. Materials Science and Engineering： A ， 2010 ， 527 （ 26 ）： 7092 - 7098 .

Li H ， Yu Y C ， Ren X ， et al . Evolution of Al 2 O 3 inclusions by cerium treatment in low carbon high manganese steel ［J］. Journal of Iron and Steel Research ， International， 2017 ， 24 （ 9 ）： 925 - 934 .

Ren Q ， Zhang L F . Effect of cerium content on inclusions in an ultra-low-carbon aluminum-killed steel ［J］. Metallurgical and Materials Transactions B ， 2020 ， 51 （ 2 ）： 589 - 600 .

刘　鑫，朱林林 . 稀土对GCr15轴承钢超高周疲劳性能的影响［J］. 特钢技术， 2023 ， 29 （ 2 ）： 7 - 10 .

杨超云，栾义坤，李殿中，等 . 稀土元素对高洁净度轴承钢中夹杂物的影响研究［J］. 炼钢， 2016 ， 32 （ 4 ）： 54 - 59+72 .

高金柱 . 稀土处理电炉H13钢的组织与性能研究［D］. 合肥：中国科技大学， 2015 .

杨超云 . 稀土对高碳铬轴承钢夹杂物-组织-性能的影响机理研究［D］. 合肥：中国科技大学， 2020 .

董大西，杨超云，胡云生，等 . 高洁净轴承钢中稀土变质夹杂物行为分析［J］. 中国冶金， 2020 ， 30 （ 6 ）： 30 - 38 .

王　承 . 稀土镧和镁对典型特殊钢洁净度和性能的影响［D］. 沈阳：东北大学， 2017 .

Knacke O ， Kubaschewski O ， Hesselmann K . Thermochemical properties of inorganic substances ［A］. Springer-Verlag .

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