【摘要】：對稀土處理C-Mn鋼的夾雜物和顯微組織進(jìn)行分析,統(tǒng)計稀土處理C-Mn鋼中針狀鐵素體形核核心尺寸,并將稀土處理鋼在不同溫度下淬火,研究稀土夾雜物生成和長大過程.實驗結(jié)果表明:C-Mn鋼加入少量稀土后鋼中夾雜物從MnS+硅鋁酸鹽夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)長a_2O_2S+LaAlO_3+MnS+硅鋁酸鹽夾雜,尺寸得到細(xì)化,顯微組織也從馬氏體+貝氏體組織變成側(cè)板條鐵素體、針狀鐵素體和塊狀鐵素體組織;稀土處理C-Mn鋼中針狀鐵素體有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在鋼液中形成,冷卻和凝固過程形成的數(shù)量較少;稀土夾雜物在鋼液溫度和冷卻及凝固過程容易碰撞黏合長大,上浮從鋼液中去除,MnS能在稀土夾雜物顆粒間析出.
【圖文】：

顯微組織發(fā)生較大的變化，他們認(rèn)為稀土夾雜物在晶內(nèi)針狀鐵素體的生成過程中起著非常重要的作用，并系統(tǒng)研究了鋼液成分對稀土夾雜物成分的影響，觀察了含稀土鋼不同成分下顯微組織的演變規(guī)律，但是從鋼液溫度到凝固和冷卻過程間夾雜物的種類、尺寸和數(shù)量的變化關(guān)系，有效稀土夾雜物核心的尺寸以及有效稀土夾雜物形核核心生成過程目前為止還鮮有研究．本文將對稀土處理鋼后顯微組織及冷卻過程中夾雜物的成分、尺寸和數(shù)量進(jìn)行系統(tǒng)的研究，為有效控制稀土夾雜物核心的生成，，提高鋼中晶內(nèi)針狀鐵素體組織的含量提供依據(jù)．圖1稀土處理前(a)、后(b)C--Mn鋼的顯微組織Fig．1Microstructuresbefore(a)andafterasmallamountofrareearthisaddedintotheC--Mnsteel(b)1實驗過程將300g左右的C-Mn鋼盛裝在剛玉坩堝中置于高溫鉬絲爐內(nèi)加熱到1600℃保溫5min熔化均勻后，加入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.021%的稀土La保溫5min分別按照1600℃水冷、爐冷至1100℃水冷和爐冷至850℃水冷的方式得到3爐成分相同的試樣，并標(biāo)號為L1#、L2#和L3#．為了研究稀土處理后的顯微組織變化冶煉了一爐未添加稀土的C--Mn鋼，將原料加熱到1600℃保溫5min后爐冷至1100℃后水冷并標(biāo)號為L0#，其成分如下表1．在各試樣內(nèi)部相同位置取出鐖10mm×10mm試樣，經(jīng)鑲嵌、預(yù)磨和拋光處理后制成金相試樣，為了達(dá)到統(tǒng)計意義，在光學(xué)顯微鏡1000倍視場下隨機(jī)選取50個視場統(tǒng)計各試樣中夾雜物的尺寸與數(shù)量，統(tǒng)計的面積達(dá)到0.6mm2．用4%硝酸乙醇溶液將上述拋光試樣侵蝕數(shù)秒后在光學(xué)顯微鏡下觀察各試樣的顯微組織．利用帶能譜的掃描電子顯微鏡觀察各試樣中夾雜物的形貌并分析夾雜物的成分．表1實驗鋼成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù))Table1ChemicalcompositionoftheC--Mnsteel%CSiMnPSOAlFe0.160.3

工程科學(xué)學(xué)報，第37卷，第12期右時鋼中會析出大量的MnS．此外，需要指出的是鋼中部分Si會以硅酸鹽或硅鋁酸鹽夾雜的形式存在鋼中．在室溫下鋼中這些夾雜將單獨或者復(fù)合的存在于鋼中．圖3是C--Mn鋼中添加稀土處理前后鋼中夾雜物成分和形貌及尺寸變化．從圖中可以看出C--Mn鋼加入少量的稀土后鋼中的夾雜物從MnS+硅鋁酸鹽夾雜轉(zhuǎn)變?yōu)長a2O2S+LaAlO3+MnS+硅鋁酸鹽的復(fù)合夾雜，尺寸也得到明顯的細(xì)化．圖3添加稀土后鋼中夾雜物的成分和尺寸．(a，b)L0#;(c)L2#;(d)點1能譜;(e)點2能譜;(f)點3能譜;(g)夾雜物尺寸Fig．3Inclusioncompositionandsizeaftertherareearthisaddedintosteel:(a，b)L0#;(c)L2#;(d)EDSspectrumofpoint1;(e)EDSspec-trumofpoint2;(f)EDSspectrumofpoint3;(g)inclusionsize2.2有效形核核心將4%硝酸乙醇溶液侵蝕過的L2#試樣在帶有能譜的掃描電子顯微鏡下對稀土夾雜誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體的現(xiàn)象進(jìn)行統(tǒng)計，統(tǒng)計了100個有效形核核心的尺寸，其中典型的稀土夾雜誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體形核現(xiàn)象如圖4所示．從圖中可以看出典型的稀土核心是稀土夾雜物與MnS組成的復(fù)合夾雜物，呈球形，MnS包裹在稀土夾雜物周圍，復(fù)合夾雜物的尺寸約為3μm．圖2鋼中夾雜物的成分和生成順序Fig．2Compositionandformingsequenceofinclusionsintherareearthtreatedsteel稀土有效核心的尺寸分布如圖5所示．從圖5中可以看出稀土處理的C--Mn鋼中有效稀土夾雜物核心尺寸·1566·

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