钢中夹杂物含量及其形态对钢力学性能的影响VIP专享VIP免费

18钢铁研究学报④钢铁研究种热喱H^L坤瑚咐^种铀l皿蛐姒啊VOI．6，No．4，Dec．1994lNFLUENCEOIPlNCLUslONc0NTENTANDM0RPHOLOGYONMECHANlCALPRoPERTⅢSoFSTEELxuzhonL‘1白．擒墨在实验室16kg真空感应炉上对铝镇静钢水用CaO—CaF{一A1和CaO一‘CaF。一AI—Ca进行精练处理，降低了钢中硫音量和总氧音量，研究了钢中氧化物和硫化物夹杂的音量厦其彤态对钢力学性能，尤其是冲击韧性的影响。钢水经钙处理后，钢中硫音量和总氧音量都可降低到10ppra以下，且钢中AI，和MnS夹杂物瞻完全转变成硫化钙和铝酸钙，钢的转变温度低于一6o℃，而且钢的各向异性消失。关■调夹杂物形态力学性能钙处理AllsTR^crTheplaincarbonsteelwasrdicedwiththemixtureofCa0一ca—AlandCa0一CaFI—A1withcalciumadded．n．einfluenceofoxygenandsulphurcon-tent．andofinclusionmorphology，onthetoughnesspropertiesofthesteelhasbeeninvestigated．Thetreatmentofsteelwithcalciumreducedtotaloxygenandsulphurcontenttolowlevel，improvedinclusionmorphologyandincreasedtoUghne3sprop-ertles．TheanlsotropyWaSeliminatedandthetransitiontemperatureWaftlow．redtObelow一60℃KEYWORDSinclusionmorphology，propertlesofsteel，calciumtreatment1前言随着科学技术的发展，钢的用户不断向冶金工作者提出改善钢性能的要求。现在利用二次冶金技术基本上可以把钢的化学成分控制在所要求的范围内，但在炼钢过程中，钢中总是残存着有害元素氧和硫，这些有害元素与合金元素形成各种非金属夹杂物，从而影响钢的力学性能。室温下，铜中非金属氧化物对钢的强度影响不大]，但其含量及形态对钢的韧性(如断面收缩率和冲击韧性等)却有很大影响。文献[4，5]已报道过提高钢中总氧含量会降低钢的冲击韧性。对大多数钢种来说，硫含量增加会降低钢的性能。硫化物形态对铜的性能影响也很大，在热加工温度下，MnS夹杂物很容易被延展成长条状，从而造成钢韧性的各向异性，而各向异性程度又受钢中硫化物含量及硫化物塑性性能的影响]。为了进一步研究钢中非金属夹杂物对力学性能，尤其是对钢韧性的影响，在实验室分别用CaO—CaF：一AI和CaO—CaF一A1一Ca对铝镇静钢进行进一步脱氧、脱硫处理，从而把钢中作者单位怍者联幕维普资讯http://www.cqvip.com硫和总氧含量分别降低到10～20ppm以下，并且还控制了夹杂物的形态。2实验方法实验材料为铝镇静钢，其化学成分列于表i。将16kg铝镇静钢置于真空感应炉内，在氧气保护下熔化，在1600℃下根据要求加入不同量的CaO—CaF：一Al或CaO—CaF。一A1一Ca，对钢水进行同时脱氧、脱硫处理，整个处理时间约为30rain，然后把处理过的钢水浇入内径为100mm的钢锭模内。在900~1200℃把钢锭锻压成65×12(ram)的钢条(压下量约10倍)，在900‘C退火空冷-然后把钢条加工成拉伸试样或冲击试样，进行力学性能检验，并用电子显微镜分析铸态和热加工后钢中央杂物的形态。表1实验甩钢的化学成分，T8b】e1Chemicalcompositions。ftheexperimentedsteel，为了比较，还将铝镇静钢用同样方法在真空感应炉内熔化，然后不经处理浇注成钢锭，把钢锭锻成钢条后加工成拉伸试样和冲击试样，以检验力学性能，并用电子显微镜观察钢中夹杂物的形态。3实验结果和讨论3．1钢中夹杂物类型和形态用电子显微镜分析未经处理的实验材料中夹杂物形态，观察到钢中主要有3种非金属夹杂物：圆球状的MnS和Al：O，还有Al。O。和MnS的混合物(即以Al。O。为中心，外层为Mns的夹杂物)。这些夹杂物都小于5,urn。在热加工时，Al：O夹杂物和Al0；与MnS的混合物基本不变形，但圆球状的MnS夹杂物会被延展成长条状，图1为延长了的MnS夹杂物的电子显徽镜照片。图I锕中硫化锰夹杂物的电镜照片F．1SEMphotoofaMnSinclusioninthebasematerial维普资讯http://www.cqvip.com钢铁研究学报钢水经CaO—CaF：一AI处理后，硫和总氧含量分别降低到50ppm和2Oppm，MnS和A1：O夹杂物分别被转变成硫化钙和铝酸钙，但钢中仍保留有纯MnS和A1：O夹杂物。图2(a)为铝酸钙的电子显微镜照片。钢水经CaO—CaF一A1一Ca处理后，硫和总氧含量都降低到10ppm以下，而且钢水中MnS和...