D0I:10.13374/1.issnl00103.2007.07.008 第29卷第7期 北京科技大学学报 Vol.29 No.7 2007年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju.2007 中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制 严国安秦哲田志红孙彦辉蔡开科 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要在实验室进行了1kg坩埚实验，研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组成·结果表明：钢钙处理 后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物，夹杂物的平均纺锤形率为68.11%，并且随钢中[C]/[S]增加夹杂物纺锤形化 趋势增加：钙处理后小于2.5m的夹杂物占夹杂物总量的76.05%，夹杂物细小、弥散分布于钢基体中：夹杂物类型以钙铝酸 盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、(M,Ca)S形式的硫化物为主，有少量的铝酸钙与CS的复合夹杂物：含钙硫的45钢铸态钢 锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善. 关键词易切削钢：高硫：钙处理；夹杂物 分类号TF762+.2 中碳钢广泛应用于汽车、摩托车、拖拉机的轴、 制在1600~1620℃.实验钢水成分（质量分数）为： 连杆等零部件，这些零部件的生产通常由切削加工 C,0.42%~0.5%;Si,0.34%~0.4%;Mn,0.67% 来完成，高速机床的发展对其切削性能提出了更高 0.81%;P,3)、三角形、不规则形状（矩形、正方形、多 运用钙处理技术，研究在实验室条件下含硫钙45钢 边形、不规则形)等.夹杂物的纺锤形率五定义为： 中夹杂物形态、尺寸、类型及组成，以期获得有利于 改善钢的切削性能的夹杂物 人=球形夹杂物数量土纺锤形夹杂物数量×100% 夹杂物总数 1 实验方法 (1) 2.1钢中硫含量对夹杂物数量的影响 实验在高温碳管炉上进行，采用A203质坩埚， 实验中取不同硫含量试样在光学显微镜下对夹 容钢量为1kg,实验全程进行氮气保护，实验温度控 杂物进行统计，作夹杂物数量随硫含量的变化图，如 收稿日期.2006-02-21修回日期：2006-05-24 图1所示，由图1可知，随钢中硫含量增加，钢中显 作者简介：严国安(1956一)，男，高级工程师，博士研究生：蔡开科 微夹杂物数量增加，理论上，钢中硫含量增加，所生 (1936一)，男，教授，博士生导师 成的硫化物数量相应增加；金相观察也表明，钢中硫
中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制 严国安 秦 哲 田志红 孙彦辉 蔡开科 北京科技大学冶金与生态工程学院北京100083 摘 要 在实验室进行了1kg 坩埚实验研究了中碳高硫结构钢钙处理前后夹杂物的形态、尺寸及组成．结果表明：钢钙处理 后获得了可以改善钢切削性的纺锤形夹杂物夹杂物的平均纺锤形率为68∙11％并且随钢中［Ca ］／［S ］增加夹杂物纺锤形化 趋势增加；钙处理后小于2∙5μm 的夹杂物占夹杂物总量的76∙05％夹杂物细小、弥散分布于钢基体中；夹杂物类型以钙铝酸 盐芯硫化物外壳的复合夹杂物、（MnCa）S 形式的硫化物为主有少量的铝酸钙与 CaS 的复合夹杂物；含钙硫的45钢铸态钢 锭比普通45钢铸态钢锭切削性能有所改善． 关键词 易切削钢；高硫；钙处理；夹杂物 分类号 TF762＋∙2 收稿日期：2006-02-21 修回日期：2006-05-24 作者简介：严国安（1956—）男高级工程师博士研究生；蔡开科 （1936—）男教授博士生导师 中碳钢广泛应用于汽车、摩托车、拖拉机的轴、 连杆等零部件这些零部件的生产通常由切削加工 来完成高速机床的发展对其切削性能提出了更高 的要求．因此有必要开发既有良好切削性能又能 满足力学性能要求的中碳易切削钢． 钢中的 MnS 夹杂物是有助于改善钢的切削性 的夹杂物．但钢中硫含量高时连铸坯容易产生裂 纹钢中硫的偏析严重出现各向异性［1］．所以希 望含硫易切削钢中硫化物夹杂为纺锤形（即长宽比 L／W≤3）这种夹杂物在热加工时变形较小并且 钢材切削性能好使钢的横向力学性能降低得 少［2—4］．根据有关文献报道［5—10］钢液用 Ca 处理 后生成以氧化物 Al2O3、CaO·Al2O3 为核心外围包 含有 MnS、（MnCa）S 的球形或纺锤状复合夹杂物 在切削加工时避免刀具与 Al2O3 等超硬质点直接接 触从而减轻超硬夹杂物质点对刀具的磨损使钢的 切削性得以改善所生成的纺锤形（MnCa）S 不仅 改善了钢材的切削性而且有利于改善钢的横向力 学性能［11—12］． 为改善45钢的切削性增加钢中硫含量同时 运用钙处理技术研究在实验室条件下含硫钙45钢 中夹杂物形态、尺寸、类型及组成以期获得有利于 改善钢的切削性能的夹杂物． 1 实验方法 实验在高温碳管炉上进行采用 Al2O3 质坩埚 容钢量为1kg实验全程进行氮气保护实验温度控 制在1600～1620℃．实验钢水成分（质量分数）为： C0∙42％～0∙5％；Si0∙34％～0∙4％；Mn0∙67％ ～0∙81％；P＜0∙03％；S0∙04％ ～0∙06％；Ca 0∙0015％～0∙003％；Als0∙02％～0∙03％． 实验过程为：将装有1kg 金属料的坩埚放入碳 管炉中通电加热待钢料熔清并达规定温度后取初 始钢样 X1然后按特定顺序加入硅铁、锰铁、铝粒及 硫铁进行脱氧合金化及成分调整成分均匀2min 后取钢样 X2然后加入硅钙粉进行钙处理2min 取 钢样 X3依次3min 后取钢样 X45min 后取钢样 X5实验结束． 将实验中取出的钢样制成需要的试样在金相显 微镜下统计夹杂物类型、尺寸、数量；对钢中典型的 夹杂物在扫描电镜下拍照并利用电子探针进行能 谱分析． 2 实验结果及讨论 在金相显微镜下观察到的夹杂物按照形态主要 有：球形（ L／W≈1）、纺锤形（1＜ L／W ≤3）、长条形 （ L／W＞3）、三角形、不规则形状（矩形、正方形、多 边形、不规则形）等．夹杂物的纺锤形率 h 定义为： h＝ 球形夹杂物数量＋纺锤形夹杂物数量 夹杂物总数 ×100％ （1） 2∙1 钢中硫含量对夹杂物数量的影响 实验中取不同硫含量试样在光学显微镜下对夹 杂物进行统计作夹杂物数量随硫含量的变化图如 图1所示．由图1可知随钢中硫含量增加钢中显 微夹杂物数量增加．理论上钢中硫含量增加所生 成的硫化物数量相应增加；金相观察也表明钢中硫 第29卷 第7期 2007年 7月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．29No．7 Jul．2007 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2007．07．008
686 北京科技大学学报 第29卷 化物的比例很高，硫化物单独存在或者与氧化物复 合存在 70.2 36 70.0 32 笑69.8 69.6 ■ 24 69.4 0.042 0.044 0.046 0.048 0.050 [Cays】 20 0.040 0.0450.0500.0550.0600.065 图3[Ca]/[S]对纺锤形率的影响 [S1% Fig.3 Effect of [Ca]/[S]on the fusiform ratio 图1钢中硫含量与夹杂物数量的关系 2.4钙处理前后夹杂物尺寸变化 Fig-1 Relation of sulphur content with the amount of inclusions 钙处理前后夹杂物尺寸、数量的变化如图4所 2.2钙处理对纺锤形夹杂物的影响 示，钙处理后小于2.5m的夹杂物增加了 通过对脱氧、增硫及钙处理等工艺条件进行反 39.07%,大于2.5m的夹杂物减少73.60%.钙处 复摸索，经过多次试验后，得出了比较理想的夹杂物 理后小于2.5m的夹杂物占夹杂物总量的 形态，图2是按照式(1)计算得出的不同炉次钙处理 76.05%,大于2.5m以上的夹杂物只有23.95%， 后纺锤率夹杂物所占的比例， 在光学显微镜下没有发现10m以上的夹杂物.可 100 见，钙处理后钢中细小夹杂物总量增加，大夹杂物减 80 少 69.89 71.65 69.80 64.54 64.65 68.11 18F 60 16 ☐钙处理前 ☑钙处理后 0 20 0 6 1 5 平均 g 炉次 2 <1.25μ1.25-2.5μ2.5-5.0μ 5.0-10μ 图2钙处理后夹杂物纺锤率 夹杂物尺寸仙m Fig-2 Ratio of fusiform inclusions after calcium treatment 图4钙处理前后不同尺寸夹杂物数量的变化 钙处理后各炉次纺锤形夹杂物比例均超过 Fig.4 Changes in amount of different sizes of inclusions before 50%,最高达71.65%，最低为64.54%，平均值达到 and after calcium treatment 68.11%. 2.3[Ca]/[S]与纺锤形率关系 2.5钙处理前后夹杂物组成及形貌 铝镇静钢中，钙处理可以将高熔点、簇状A1203 钙处理前典型夹杂物的形貌如图5所示，电子 探针分析表明钙处理前钢中夹杂物主要是MnS和 夹杂物变性为低熔点、球状的铝酸钙夹杂，同时钙 均匀的固溶于Mns中形成(Mn,Ca)S,减少了Ⅱ类 芯部Al203、外壳MnS的复合夹杂物（表1），夹杂物 硫化物的析出，提高了硫化物夹杂的硬度，降低了硫 表1钙处理前夹杂物的能谱分析结果（质量分数） 化物夹杂在热变形过程中的变形能力，使长条状硫 Table 1 Energy spectrum analysis of inclusions before calcium treat ment % 化物变形为纺锤形硫化物，减少了Mns的危害， 图3是钢液的[Ca]/[S]对钢液中夹杂物形状的影 夹杂物 Al Ca Mn Fe (a1 37.62 11.65 0.43 11.90 38.40 响.图3表明：当钢液中[Ca]/[S]由0.043增加到 (a)）—2 0.18 34.79 0.35 45.10 19.58 0.048,夹杂物的纺锤形率逐渐增大；在本实验条件 (b厂1 46.43 27.16 26.41 一 下，钢液中钙的质量分数在(15~30)×10-6之间， (b广2 2.65 32.37 30.86 34.12 钙含量较低，还有升高的空间；同时增加[Ca]/[S], (c) 0.07 22.35 0.21 27.74 49.64 夹杂物的纺锤形率有继续增大的趋势， (d) 39.41 52.45 8.14
化物的比例很高硫化物单独存在或者与氧化物复 合存在． 图1 钢中硫含量与夹杂物数量的关系 Fig．1 Relation of sulphur content with the amount of inclusions 2∙2 钙处理对纺锤形夹杂物的影响 通过对脱氧、增硫及钙处理等工艺条件进行反 复摸索经过多次试验后得出了比较理想的夹杂物 形态图2是按照式（1）计算得出的不同炉次钙处理 后纺锤率夹杂物所占的比例． 图2 钙处理后夹杂物纺锤率 Fig．2 Ratio of fusiform inclusions after calcium treatment 钙处理后各炉次纺锤形夹杂物比例均超过 50％最高达71∙65％最低为64∙54％平均值达到 68∙11％． 2∙3 ［Ca ］／［S ］与纺锤形率关系 铝镇静钢中钙处理可以将高熔点、簇状 Al2O3 夹杂物变性为低熔点、球状的铝酸钙夹杂．同时钙 均匀的固溶于 MnS 中形成（MnCa）S减少了Ⅱ类 硫化物的析出提高了硫化物夹杂的硬度降低了硫 化物夹杂在热变形过程中的变形能力使长条状硫 化物变形为纺锤形硫化物减少了 MnS 的危害． 图3是钢液的 ［Ca ］／［S ］ 对钢液中夹杂物形状的影 响．图3表明：当钢液中［Ca ］／［S ］由0∙043增加到 0∙048夹杂物的纺锤形率逐渐增大；在本实验条件 下钢液中钙的质量分数在（15～30）×10—6之间 钙含量较低还有升高的空间；同时增加［Ca ］／［S ］ 夹杂物的纺锤形率有继续增大的趋势． 图3 ［Ca ］／［S ］对纺锤形率的影响 Fig．3 Effect of ［Ca ］／［S ］ on the fusiform ratio 2∙4 钙处理前后夹杂物尺寸变化 钙处理前后夹杂物尺寸、数量的变化如图4所 示．钙 处 理 后 小 于 2∙5μm 的 夹 杂 物 增 加 了 39∙07％大于2∙5μm 的夹杂物减少73∙60％．钙处 理后 小 于 2∙5μm 的 夹 杂 物 占 夹 杂 物 总 量 的 76∙05％大于2∙5μm 以上的夹杂物只有23∙95％ 在光学显微镜下没有发现10μm 以上的夹杂物．可 见钙处理后钢中细小夹杂物总量增加大夹杂物减 少． 图4 钙处理前后不同尺寸夹杂物数量的变化 Fig．4 Changes in amount of different sizes of inclusions before and after calcium treatment 2∙5 钙处理前后夹杂物组成及形貌 钙处理前典型夹杂物的形貌如图5所示．电子 探针分析表明钙处理前钢中夹杂物主要是 MnS 和 芯部 Al2O3、外壳 MnS 的复合夹杂物（表1）夹杂物 表1 钙处理前夹杂物的能谱分析结果（质量分数） Table1 Energy spectrum analysis of inclusions before calcium treatment ％ 夹杂物 Al S Ca Mn Fe （a）—1 37∙62 11∙65 0∙43 11∙90 38∙40 （a）—2 0∙18 34∙79 0∙35 45∙10 19∙58 （b）—1 46∙43 27∙16 — 26∙41 — （b）—2 2∙65 32∙37 — 30∙86 34∙12 （c） 0∙07 22∙35 0∙21 27∙74 49∙64 （d） — 39∙41 — 52∙45 8∙14 ·686· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷
第7期 严国安等：中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制 ,687 的形状各异，有纺锤形、球形、三角形、长条形、菱形 物，(Mn,Ca)S形式的硫化物，以及少量的铝酸钙与 等不规则形状，单独的A1203夹杂很少. CS的复合夹杂物，夹杂物的形状以球形、纺锤形 钙处理后典型夹杂物的形貌如图6所示.电子 为主，由表2可以看出，由于实验钢水中[A]含量 探针分析夹杂物成分（质量分数）如表2所示，金相 较高，而[Ca]含量较低，夹杂物中钙含量尤其是氧 观察和夹杂物能谱分析表明：钙处理后，带芯的复合 化物夹杂中钙含量较低，钢中夹杂物没有得到良好 夹杂物比钙处理前有增多的趋势，各种形状的夹杂 的变性处理，同时铝酸钙夹杂有一定的容硫能力，当 物中Ca含量都比钙处理前高，夹杂物的主要类型 夹杂物中硫超过其硫容量时析出CS,所以出现了 有芯部是钙铝酸盐、外壳是(Mn,Ca)S的复合夹杂 铝酸钙与CaS的复合夹杂物 (c) 图5钙处理前夹杂物的形貌 Fig-5 Morphologies of inclusions before calcium treatment b (d) 图6钙处理后夹杂物的形貌 Fig.6 Morphologies of inclusions after calcium treatment 表2钙处理后夹杂物的金相及能谱分析结果（质量分数） Table 2 Energy spectrum analysis of inclusions after calcium treatment % 夹杂物A1 Ca Mn Fe 夹杂物 Al Ca Mn Fe (a-1 56.01 16.40 4.65 14.96 7.98 (b-2 0.15 20.60 18.81 2.78 57.66 (a—2 6.36 28.62 4.48 37.88 22.66 (c) 0.07 38.44 1.30 56.11 4.08 (b-1 35.9943.17 1.17 19.67 (d) 33.27 5.35 15.00 0.50 45.88 2.6切削性能的比较 (YT30)主偏角90°，进给量为0.2mmr1,进行铸 对普通45钢和钙硫易切削45钢在相同的切削 态切削性能的对比， 条件下，切削转速为950r·min1,硬质合金刀具 切削后的断屑如图7所示，由图可以看出，经 (a) (b) 图7切屑断屑.(a)普通45钢：(b)钙硫易切削45钢 Fig.7 Chips of different steels:(a)middle carbon steel:(b)mediumcarbon calcium sulphur free-cutting steel
的形状各异有纺锤形、球形、三角形、长条形、菱形 等不规则形状单独的 Al2O3 夹杂很少． 钙处理后典型夹杂物的形貌如图6所示．电子 探针分析夹杂物成分（质量分数）如表2所示．金相 观察和夹杂物能谱分析表明：钙处理后带芯的复合 夹杂物比钙处理前有增多的趋势各种形状的夹杂 物中 Ca 含量都比钙处理前高．夹杂物的主要类型 有芯部是钙铝酸盐、外壳是（MnCa）S 的复合夹杂 物（MnCa）S 形式的硫化物以及少量的铝酸钙与 CaS 的复合夹杂物．夹杂物的形状以球形、纺锤形 为主．由表2可以看出由于实验钢水中［Al］s 含量 较高而［Ca ］含量较低夹杂物中钙含量尤其是氧 化物夹杂中钙含量较低钢中夹杂物没有得到良好 的变性处理同时铝酸钙夹杂有一定的容硫能力当 夹杂物中硫超过其硫容量时析出 CaS所以出现了 铝酸钙与 CaS 的复合夹杂物． 图5 钙处理前夹杂物的形貌 Fig．5 Morphologies of inclusions before calcium treatment 图6 钙处理后夹杂物的形貌 Fig．6 Morphologies of inclusions after calcium treatment 表2 钙处理后夹杂物的金相及能谱分析结果（质量分数） Table2 Energy spectrum analysis of inclusions after calcium treatment ％ 夹杂物 Al S Ca Mn Fe （a）—1 56∙01 16∙40 4∙65 14∙96 7∙98 （a）—2 6∙36 28∙62 4∙48 37∙88 22∙66 （b）—1 — 35∙99 43∙17 1∙17 19∙67 夹杂物 Al S Ca Mn Fe （b）—2 0∙15 20∙60 18∙81 2∙78 57∙66 （c） 0∙07 38∙44 1∙30 56∙11 4∙08 （d） 33∙27 5∙35 15∙00 0∙50 45∙88 2∙6 切削性能的比较 对普通45钢和钙硫易切削45钢在相同的切削 条件下切削转速为950r·min —1硬质合金刀具 （YT30）主偏角90°进给量为0∙2mm·r —1进行铸 态切削性能的对比． 切削后的断屑如图7所示．由图可以看出经 图7 切屑断屑．（a） 普通45钢；（b） 钙硫易切削45钢 Fig．7 Chips of different steels： （a） middle carbon steel；（b） medium-carbon calcium sulphur free-cutting steel 第7期 严国安等： 中碳钙硫易切削钢夹杂物形态控制 ·687·
·688 北京科技大学学报 第29卷 过硫钙处理的45钢的断屑(a)比普通45钢断屑 定量研究.华中理工大学学报，1995,23(1)：121 (b)碎，因此，经硫钙处理的45钢比普通45钢加 [3]娄德春，崔昆，吴晓春，等.硫化锰夹杂物的热变形行为，钢 铁研究学报，1996,8(6)：11. 工时的切削性能有很大改善。 [4]殷瑞钰.钢的质量现代进展（下篇）·北京：治金工业出版社， 3结论 1995 [5]音谷登平，形浦安治.钙洁净钢·刘新华，韩郁文，译.北京： (1)钢中硫含量增加，夹杂物总量增加；增加 治金工业出版社，1994：75 [Ca]/[S],夹杂物纺锤形率增大；钙处理后夹杂物 [6]Brunet JC.Hugo M.Torterat P,et al.Aciers de construction au 的平均纺锤形率为68.11%. calcium a usinabilite amdioree.Rev Metall.1977(12):673 [7]Bellot J.evolutions recentes dansle domaine des aciers de con (2)钙处理后小于2.5m的夹杂物占夹杂物 struction mecanique d usinabilite amdioree.Aciers Spec.1980. 总量的76.05%，夹杂物细小，呈弥散状分布 50.23 (3)钙处理后夹杂物类型主要是钙铝酸盐芯、 [8]Leroy F,Diot B.Une nouvelle generation d'aciers a usinabilite 硫化物外壳的复合夹杂物，(Mn,Ca)S形式的硫化 amdlioree.Aciers Spec.1980.52:23 物，以及少量的铝酸钙与CS的复合夹杂物 [9]Brunet J C.Bellot J.Amelioration des proprietes de mise en oeu- vre et d'emploi des aciers de construction par modification de I' (4)硫钙处理后的45钢比普通45钢在高速机 tat inclusionnaire.Aciers Spec,1983.62:21 床上加工时的切削性能明显改善. [10]Leroy F.Un atout decisive de la barre traitee:les nuances a usinabilite ameliore.Aciers Spec,1984.65:11 参考文献 [11]蔡开科.改善结构钢切削性能的新近发展.特殊钢，1985,4 [1]Brunet JC.Torterat P.Hugo M,et al.Influence des inclusions (4):18. de sulfures sur le comportment a la rupture des aciers de construc- [12]费·勒鲁瓦，有切削或无切削成型结构钢∥法国特殊钢代表 tion mallique.Rev Metall.1977(1):1 团访问中华人民共和国专题报告，北京，1980 [2]乔学亮，孙培祯，崔昆·易切削钢中Ca含量与硫化物形态的 Inclusion morphology control in medium carbon calcium sulphur free-cutting steel YAN Guoan,QIN Zhe,TIA N Zhihong,SUN Yanhui,CAI Kaike Metallurgical and Ecological Engineering School.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China ABSTRACT The 1 kg crucible experiment was carried out in laboratory.The shape,size and composition of inclusions in medium-carbon high-sulphur structural steel were investigated.The results show that fusiform in- clusions,which can improve the cutability of the steel,account for 68.11%in total inclusions,and the ratio of fusiform inclusions increases with increasing [Ca]/[S].After calcium treatment the inclusions is very tiny,in- clusions of less than 2.5Im in size account for 76.05%and scattered in the matrix of the steel.The inclusions are mainly composed of(Mn,Ca)S sulfide and complex inclusions in which the core is calcium aluminate and the shell is sulfide.There are small amount of complex inclusions of calcium aluminate and calcium sulfide in the in- clusions,too.The cutability of the ingot steel containing sulphur and calcium is better than that of middle car- bon steel. KEY WORDS free-cutting steel;high sulphur;calcium treatment;inclusions
过硫—钙处理的45钢的断屑（a）比普通45钢断屑 （b）碎．因此经硫—钙处理的45钢比普通45钢加 工时的切削性能有很大改善． 3 结论 （1） 钢中硫含量增加夹杂物总量增加；增加 ［Ca］／［S ］夹杂物纺锤形率增大；钙处理后夹杂物 的平均纺锤形率为68∙11％． （2） 钙处理后小于2∙5μm 的夹杂物占夹杂物 总量的76∙05％夹杂物细小呈弥散状分布． （3） 钙处理后夹杂物类型主要是钙铝酸盐芯、 硫化物外壳的复合夹杂物（MnCa）S 形式的硫化 物以及少量的铝酸钙与 CaS 的复合夹杂物． （4） 硫钙处理后的45钢比普通45钢在高速机 床上加工时的切削性能明显改善． 参 考 文 献 ［1］ Brunet J CTorterat PHugo Met al．Influence des inclusions de sulfures sur le comportment àla rupture des aciers de construction métallique．Rev Métall1977（1）：1 ［2］ 乔学亮孙培祯崔昆．易切削钢中 Ca 含量与硫化物形态的 定量研究．华中理工大学学报199523（1）：121 ［3］ 娄德春崔昆吴晓春等．硫化锰夹杂物的热变形行为．钢 铁研究学报19968（6）：11． ［4］ 殷瑞钰．钢的质量现代进展（下篇）．北京：冶金工业出版社 1995 ［5］ 音谷登平形浦安治．钙洁净钢．刘新华韩郁文译．北京： 冶金工业出版社1994：75 ［6］ Brunet J CHugo MTorterat Pet al．Aciers de construction au calcium àusinabilitéaméliorée．Rev Métall1977（12）：673 ［7］ Bellot J．évolutions récentes dansle domaine des aciers de construction mécanique àusinabilitéaméliorée．Aciers Spéc1980 50：23 ［8］ Leroy FDiot B．Une nouvelle génération d’aciers àusinabilité améliorée．Aciers Spéc198052：23 ［9］ Brunet J CBellot J．Amélioration des propriétés de mise en oeuvre et d’emploi des aciers de construction par modification de l’ état inclusionnaire．Aciers Spéc198362：21 ［10］ Leroy F．Un atout decisive de la barre traitée：les nuances à usinabilitéamélioré．Aciers Spéc198465：11 ［11］ 蔡开科．改善结构钢切削性能的新近发展．特殊钢19854 （4）：18． ［12］ 费·勒鲁瓦．有切削或无切削成型结构钢∥法国特殊钢代表 团访问中华人民共和国专题报告．北京1980 Inclusion morphology control in medium-carbon calcium sulphur free-cutting steel Y A N GuoanQIN ZheTIA N ZhihongSUN Y anhuiCAI Kaike Metallurgical and Ecological Engineering SchoolUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China ABSTRACT The1kg crucible experiment was carried out in laboratory．The shapesize and composition of inclusions in medium-carbon high-sulphur structural steel were investigated．The results show that fusiform inclusionswhich can improve the cutability of the steelaccount for68．11％ in total inclusionsand the ratio of fusiform inclusions increases with increasing ［Ca］／［S ］．After calcium treatment the inclusions is very tinyinclusions of less than2∙5μm in size account for76∙05％ and scattered in the matrix of the steel．The inclusions are mainly composed of （MnCa）S sulfide and complex inclusions in which the core is calcium aluminate and the shell is sulfide．There are small amount of complex inclusions of calcium aluminate and calcium sulfide in the inclusionstoo．The cutability of the ingot steel containing sulphur and calcium is better than that of middle carbon steel． KEY WORDS free-cutting steel；high sulphur；calcium treatment；inclusions ·688· 北 京 科 技 大 学 学 报 第29卷