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现代炼钢技术迅速发展,钢质量和性能得到了极大的提高。然而,就目前的炼钢技术状况而言,要生产出不含夹杂物的钢是不可能的。因此研究钢中夹杂物的形状、尺寸、分布及其对钢性能影响,已成为提高钢的质量,进一步改善钢的性能的重要课题。
本文采用金相显微分析、电镜扫描、能谱分析以及拉伸试验、大样电解试验等试验方法,对承钢45号圆钢中夹杂物的形态、尺寸、分别情况以及它们对钢的性能的影响做了系统的分析,其分析结果如下:承钢45号钢以氧化物夹杂和硅酸盐夹杂为主,兼有硫化锰、硫化钙等夹杂物,夹杂物中部分溶入了少量的钛及钒等元素。通过观察电镜扫描照片,比较夹杂物的形态,可以看出,试样340、752的夹杂物形状为条状,而试样415、677、748的夹杂物为点状。文中用能谱分析确定其点状夹杂物为氧化铝夹杂物,夹杂物为内生夹杂物。而条状夹杂物成分较为复杂,多为复合型夹杂物,以硅酸盐和硫化锰为主。硅酸盐夹杂物的产生受钢液脱氧工艺、钢水条件及浇注系统中耐火材料使用情况等的影响,有内生的,也有外来的,还有内外共同作用的。硫化锰等则为内生夹杂物。氧化铝属于脆性不变形夹杂物,它与基体的热变形能力差异较大,在热加工应力的作用下,其经变形破碎成尖锐棱角的夹杂,并呈链状分布于基体中。而含SiO2较少的硅酸盐夹杂及硫化锰夹杂物属于塑性夹杂物,它们于基体的热变形能力差异较小,在热加工过程中,它们与基体同时变形,呈条带状分布。
通过对试样进行性能测试发现,由于硅酸盐夹杂物是塑性夹杂物,它与钢基体同时变形,对钢的性能的损害不如脆性氧化铝夹杂物对钢性能损害严重。对夹杂物划分级别发现,硅酸盐夹杂物的级别主要集中于硅酸盐细系1.0~2.0级内,氧化物夹杂的级别也主要集中于氧化物细系1.0~2.0级内,个别的硅酸盐系达到粗系4.0级,氧化物达到粗系2.0级,并且夹杂物的颗粒越细小,钢的性能越好。研究说明,钢中的夹杂物的尺寸、形状和分布对钢的各项性能有着直接的联系,只有尽量的改变钢中夹杂物的尺寸、形态等因素,才能得到性能较好的钢材。