为降低脆性Al2O3夹杂对高速车轮钢疲劳性能的不利影响,通常采用塑性夹杂物包裹脆性夹杂的方式。为评估高速车轮钢中包裹类夹杂物的包裹状态,本文利用扫描电镜和ASPEX型自动扫描电镜对两种高速车轮钢中核壳结构的包裹类非金属夹杂物进行分析研究,包括核壳结构包裹类非金属夹杂物形貌、成分,以及核和壳、包裹类夹杂物和基体界面的成分进行了分析研究。并统计分析了核和壳的尺寸。通过纳米压痕对包裹类夹杂物进行了表征,研究了非金属夹杂物的力学性能。通过热力学计算研究了两种车轮钢凝固过程中非金属夹杂物的析出行为。具体内容如下:高速车轮钢核壳结构包裹类非金属夹杂物一般呈椭圆形或圆形,长度主要分布在1～10μm之间,核的尺寸在0.3～2μm之间,合理的控制Al2O3的尺寸在此范围有助于包裹类夹杂物的形成。壳核结构包裹类非金属夹杂物的核心到外壳存在成分梯度,推断包裹类夹杂物外层Mn S和Al2O3间为化学结合。两种车轮钢对比发现贝氏体车轮钢中的包裹类非金属夹杂物的包裹状态比珠光体车轮钢中包裹状态的更加均匀,包裹效果较好。通过比较珠光体钢基体、纯MnS和Mn S-复合夹杂的残余压痕深度可知纯Mn S塑性变形最大,其次是基体,塑性最差的是Al2O3-复合夹杂。和纯Mn S相比,包裹外层的Mn S的屈服强度增加、塑性指数降低。随着Mn S包裹厚度的增加,Mn S-复合夹杂的塑性变形形变大。包裹层越厚,越有利于改善其硬脆性。热力学软件计算结果表明,S和Mn尤其是S含量的增加可以提高Mn S的析出温度。珠光体车轮钢S含量高于70ppm,Mn含量高于0.6%;贝氏体车轮钢S含量高于40ppm,Mn含量高于2.2%时Mn S析出温度高于固相线温度,在固液两相区时可以促进Mn和S的扩散,有助于Mn S在Al2O3上形核形成Mn S-Al2O3核壳类非金属夹杂物,改善Al2O3夹杂硬脆性。