稀土处理C-Mn钢显微组织和夹杂物演化

发布时间：2019-11-26 19:53

【摘要】：对稀土处理C-Mn钢的夹杂物和显微组织进行分析,统计稀土处理C-Mn钢中针状铁素体形核核心尺寸,并将稀土处理钢在不同温度下淬火,研究稀土夹杂物生成和长大过程.实验结果表明:C-Mn钢加入少量稀土后钢中夹杂物从MnS+硅铝酸盐夹杂转变为La_2O_2S+LaAlO_3+MnS+硅铝酸盐夹杂,尺寸得到细化,显微组织也从马氏体+贝氏体组织变成侧板条铁素体、针状铁素体和块状铁素体组织;稀土处理C-Mn钢中针状铁素体有效形核核心的尺寸集中在1~4μm,主要是在钢液中形成,冷却和凝固过程形成的数量较少;稀土夹杂物在钢液温度和冷却及凝固过程容易碰撞黏合长大,上浮从钢液中去除,MnS能在稀土夹杂物颗粒间析出.
【图文】：

形貌,稀土处理,稀土夹杂物

显微组织发生较大的变化，他们认为稀土夹杂物在晶内针状铁素体的生成过程中起着非常重要的作用，并系统研究了钢液成分对稀土夹杂物成分的影响，观察了含稀土钢不同成分下显微组织的演变规律，但是从钢液温度到凝固和冷却过程间夹杂物的种类、尺寸和数量的变化关系，有效稀土夹杂物核心的尺寸以及有效稀土夹杂物形核核心生成过程目前为止还鲜有研究．本文将对稀土处理钢后显微组织及冷却过程中夹杂物的成分、尺寸和数量进行系统的研究，为有效控制稀土夹杂物核心的生成，，提高钢中晶内针状铁素体组织的含量提供依据．图1稀土处理前(a)、后(b)C--Mn钢的显微组织Fig．1Microstructuresbefore(a)andafterasmallamountofrareearthisaddedintotheC--Mnsteel(b)1实验过程将300g左右的C-Mn钢盛装在刚玉坩埚中置于高温钼丝炉内加热到1600℃保温5min熔化均匀后，加入质量分数为0.021%的稀土La保温5min分别按照1600℃水冷、炉冷至1100℃水冷和炉冷至850℃水冷的方式得到3炉成分相同的试样，并标号为L1#、L2#和L3#．为了研究稀土处理后的显微组织变化冶炼了一炉未添加稀土的C--Mn钢，将原料加热到1600℃保温5min后炉冷至1100℃后水冷并标号为L0#，其成分如下表1．在各试样内部相同位置取出鐖10mm×10mm试样，经镶嵌、预磨和抛光处理后制成金相试样，为了达到统计意义，在光学显微镜1000倍视场下随机选取50个视场统计各试样中夹杂物的尺寸与数量，统计的面积达到0.6mm2．用4%硝酸乙醇溶液将上述抛光试样侵蚀数秒后在光学显微镜下观察各试样的显微组织．利用带能谱的扫描电子显微镜观察各试样中夹杂物的形貌并分析夹杂物的成分．表1实验钢成分(质量分数)Table1ChemicalcompositionoftheC--Mnsteel%CSiMnPSOAlFe0.160.3

形貌,能谱,钢中夹杂物,添加稀土

工程科学学报，第37卷，第12期右时钢中会析出大量的MnS．此外，需要指出的是钢中部分Si会以硅酸盐或硅铝酸盐夹杂的形式存在钢中．在室温下钢中这些夹杂将单独或者复合的存在于钢中．图3是C--Mn钢中添加稀土处理前后钢中夹杂物成分和形貌及尺寸变化．从图中可以看出C--Mn钢加入少量的稀土后钢中的夹杂物从MnS+硅铝酸盐夹杂转变为La2O2S+LaAlO3+MnS+硅铝酸盐的复合夹杂，尺寸也得到明显的细化．图3添加稀土后钢中夹杂物的成分和尺寸．(a，b)L0#;(c)L2#;(d)点1能谱;(e)点2能谱;(f)点3能谱;(g)夹杂物尺寸Fig．3Inclusioncompositionandsizeaftertherareearthisaddedintosteel:(a，b)L0#;(c)L2#;(d)EDSspectrumofpoint1;(e)EDSspec-trumofpoint2;(f)EDSspectrumofpoint3;(g)inclusionsize2.2有效形核核心将4%硝酸乙醇溶液侵蚀过的L2#试样在带有能谱的扫描电子显微镜下对稀土夹杂诱导晶内针状铁素体的现象进行统计，统计了100个有效形核核心的尺寸，其中典型的稀土夹杂诱导晶内针状铁素体形核现象如图4所示．从图中可以看出典型的稀土核心是稀土夹杂物与MnS组成的复合夹杂物，呈球形，MnS包裹在稀土夹杂物周围，复合夹杂物的尺寸约为3μm．图2钢中夹杂物的成分和生成顺序Fig．2Compositionandformingsequenceofinclusionsintherareearthtreatedsteel稀土有效核心的尺寸分布如图5所示．从图5中可以看出稀土处理的C--Mn钢中有效稀土夹杂物核心尺寸·1566·

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