徐龙云等：Mg脱氧夹杂物对大线能量焊接HAZ组织的影响 11 OKal Mg Kal 2 (a) Mg I um 1雪 S Kal Mn Kal MnS Mn Mgo OKal Mg Kal 2 (b) Mg m 25m 2.5m SKal Mn Kal Mn Mgo MnS 23m 25m 图1.典型MgO-MnS夹杂物形貌和成分.(a)3 Mg1Al:(b)3Mg20Al Fig.1 Morphologies and compositions of typical MgO-MnS inclusions:(a)3MglAl;(b)3Mg20Al 20 的非形核核心.如图3()所示的元素面分析结果 Z☑3 MglAl 表明，该夹杂物由2个直径在1um以下的细小 MgO粒子组成，分布在作为“基体”的MnS相中. 3Mg1A1和3Mg20A1钢样-20C平均夏比吸 10 收功分别为201和75J.可见，3Mg1AI的HAZ冲 击韧性较3Mg20A1要优异得多.根据惰性界面机 制，尺寸大于1.0um的夹杂物有利于诱发IAF形核例 0 Zhang等2提出夹杂物成为IAF形核核心的最佳 尺寸约为3m.本文研究中，如图3(a)~（c)所 □3Mg20Al 30 示，尺寸为2.55um的MgO-MnS复合夹杂物能作 为IAF的形核核心：然而，30Mg20A1钢中尺寸为 20 l.78um的Mg0-MnS复合夹杂物仅位于铁素体 基体中且不具备诱发针状铁素体形核的能力，如 10 图3(e)~(f)所示.尽管30 Mg1Al和30Mg20Al钢 中夹杂物尺寸差异并不大，但前者为IAF形核核 心而后者却不是.因此，本研究中夹杂物尺寸并不 12345678910 Inclusion size/μm 是夹杂物作为形核核心的决定性因素 图2钢中夹杂物尺寸分布 夹杂物的成分和形貌可能在诱发夹杂物形核 Fig.2 Size distribution of the inclusions in experimental steels 中起到关键性作用.如图3(c)所示，30Mg1AI中作的非形核核心. 如图 3（f）所示的元素面分析结果 表明，该夹杂物由 2 个直径在 1 μm 以下的细小 MgO 粒子组成，分布在作为“基体”的 MnS 相中. 3Mg1Al 和 3Mg20Al 钢样−20 °C 平均夏比吸 收功分别为 201 和 75 J. 可见，3Mg1Al 的 HAZ 冲 击韧性较 3Mg20Al 要优异得多. 根据惰性界面机 制，尺寸大于 1.0 μm 的夹杂物有利于诱发 IAF 形核[19] . Zhang 等[21] 提出夹杂物成为 IAF 形核核心的最佳 尺寸约为 3 μm. 本文研究中，如图 3（ a）～（ c）所 示，尺寸为 2.55 μm 的 MgO‒MnS 复合夹杂物能作 为 IAF 的形核核心；然而，30Mg20Al 钢中尺寸为 1.78 μm 的 MgO‒MnS 复合夹杂物仅位于铁素体 基体中且不具备诱发针状铁素体形核的能力，如 图 3（e）～（f）所示. 尽管 30Mg1Al 和 30Mg20Al 钢 中夹杂物尺寸差异并不大，但前者为 IAF 形核核 心而后者却不是. 因此，本研究中夹杂物尺寸并不 是夹杂物作为形核核心的决定性因素. 夹杂物的成分和形貌可能在诱发夹杂物形核 中起到关键性作用. 如图 3（c）所示，30Mg1Al 中作 (a) O Kα1 MnS MgO 1 μm 1 μm 1 μm Mg Kα1_2 O Mg S Kα1 1 μm 1 μm Mn Kα1 S Mn (b) O Kα1 MnS MgO 1 μm 2.5 μm 2.5 μm Mg Kα1_2 O Mg S Kα1 2.5 μm 2.5 μm Mn Kα1 S Mn 图 1    典型 MgO‒MnS 夹杂物形貌和成分. （a）3Mg1Al；（b）3Mg20Al Fig.1    Morphologies and compositions of typical MgO–MnS inclusions: (a) 3Mg1Al; (b) 3Mg20Al 20 10 15 5 0 10 20 30 0 Frequency/ % 3Mg1Al 3Mg20Al Inclusion size/μm 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 图 2    钢中夹杂物尺寸分布 Fig.2    Size distribution of the inclusions in experimental steels 徐龙云等： Mg 脱氧夹杂物对大线能量焊接 HAZ 组织的影响 · 11 ·