24 工程科学学报.第42卷，增刊1 1360 66.5 1350 66.0 65.5 65.0 1330 64.5 1320 64.0 63.5 1310 63.0 1300 62.5 1# 2# 3# 1# 3# 1# 3# Steel No Steel No. Steel No. 图3 不同Y2T,0,添加量下钢的力学性能 Fig.3 Tensile strength of steel under different Y2Ti,O,additions 当添加量为0.3%时，2#钢的强度的提高效果相对 2.2.3硬度性能 显著，但当添加量增加到0.5%时，3#钢强度不再 根据硬度检测结果可知，在实验钢不同的位 继续增加，为1356MPa,几乎与2#钢的强度持平， 置测量，硬度值变化并不大，说明试样的组织比较 然而3#钢的伸长率和断面收缩率比2#钢增加了 均匀.从图4可以看出，随着Y2T02添加量的增 许多，说明3#钢在保证强度的同时，还具有很好的 加，CLAM钢的硬度逐渐增加，当添加量增加 塑性 到0.5%时，硬度达到最大值HRC40.72,而未加 2.2.2冲击性能 Y2Ti2O,的1#钢的硬度只有HRC37.96,硬度性能 图4为不同Y2T2O,添加量下钢的平均冲击 增加了7.3%. 功与平均硬度柱状图.由图4可以看出，随着 2.3断口形貌分析 Y2T2O,添加量的增加，冲击功持续降低，未添加 2.3.1拉伸断口 Y2Ti20,粒子的1#钢的冲击功高达74J,而添加 图5为不同Y2Ti2O,添加量下钢的室温拉伸 0.5%Y2T202的3#钢的冲击功只有59J,冲击性能 断口形貌.可以看出，未添加Y2Ti2O2的1#钢与添 下降了20.3% 加Y2Ti2O,的2#和3#钢均呈现典型的韧窝断口特 征，断口上分布着大小不同、深浅不一的凹坑，即 Impact energy/J 70 韧窝，基本都是等轴韧窝同时在大韧窝之间布 Hardness.HRC 满小韧窝且在个别韧窝附近出现小孔洞，这种断 50 裂方式属于韧性断裂中的微孔聚集型断裂例相 比之下，1#钢的断口韧窝尺寸较大，数量较少；而 400 2#和3#钢的断口韧窝较浅且大小差异较大.此外， 20 在2#和3#钢的部分断口韧窝中还分布着第二相粒 10 子，其尺寸为≤1m,这也解释了添加Y2Ti2O2的 0 2#和3#钢硬度大于未添加Y2T,O2的1#钢硬度的 2 Steel No. 原因202)图6为3#钢拉伸断口第二相粒子形貌 图4不同Y2TO,添加量下钢的平均冲击功与硬度 及成分，从图中可以可看出该粒子呈球状，其成分 Fig.4 Average impact energy and hardness of steel with different 较为复杂，主要为Y-Ti-O-C-Ta-W相，而在未添 Y2Ti2O additions 加Y2Ti,O2的1#钢中并未发现相应的第二相粒子. μm 5 um 图5不同Y,T2O,添加量下钢的室温拉伸断口形貌 Fig.5 Tensile fracture morphology of steel at room temperature under different Y2Ti,O,additions当添加量为 0.3% 时，2#钢的强度的提高效果相对 显著，但当添加量增加到 0.5% 时 ，3#钢强度不再 继续增加，为 1356 MPa，几乎与 2#钢的强度持平， 然而 3#钢的伸长率和断面收缩率比 2#钢增加了 许多，说明 3#钢在保证强度的同时，还具有很好的 塑性. 2.2.2    冲击性能 图 4 为不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的平均冲击 功与平均硬度柱状图 . 由 图 4 可以看出 ，随 着 Y2Ti2O7 添加量的增加，冲击功持续降低，未添加 Y2Ti2O7 粒子的 1#钢的冲击功高达 74 J，而添加 0.5%Y2Ti2O7 的 3#钢的冲击功只有 59 J，冲击性能 下降了 20.3%. 2.2.3    硬度性能 根据硬度检测结果可知，在实验钢不同的位 置测量，硬度值变化并不大，说明试样的组织比较 均匀. 从图 4 可以看出，随着 Y2Ti2O7 添加量的增 加 ， CLAM 钢的硬度逐渐增加 ，当添加量增加 到 0.5% 时 ，硬度达到最大值 HRC 40.72，而未加 Y2Ti2O7 的 1#钢的硬度只有 HRC 37.96，硬度性能 增加了 7.3%. 2.3    断口形貌分析 2.3.1    拉伸断口 图 5 为不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的室温拉伸 断口形貌. 可以看出，未添加 Y2Ti2O7 的 1#钢与添 加 Y2Ti2O7 的 2#和 3#钢均呈现典型的韧窝断口特 征，断口上分布着大小不同、深浅不一的凹坑，即 韧窝，基本都是等轴韧窝[18] . 同时在大韧窝之间布 满小韧窝且在个别韧窝附近出现小孔洞，这种断 裂方式属于韧性断裂中的微孔聚集型断裂[19] . 相 比之下，1#钢的断口韧窝尺寸较大，数量较少；而 2#和 3#钢的断口韧窝较浅且大小差异较大. 此外， 在 2#和 3#钢的部分断口韧窝中还分布着第二相粒 子，其尺寸为≤1 μm，这也解释了添加 Y2Ti2O7 的 2#和 3#钢硬度大于未添加 Y2Ti2O7 的 1#钢硬度的 原因[20−21] . 图 6 为 3#钢拉伸断口第二相粒子形貌 及成分，从图中可以可看出该粒子呈球状，其成分 较为复杂，主要为 Y–Ti–O–C–Ta–W 相，而在未添 加 Y2Ti2O7 的 1#钢中并未发现相应的第二相粒子. 1360 1350 1340 1330 1320 1310 1300 Tensile strength/MPa 1# 2# Steel No. 3# 15.2 14.8 14.4 14.0 13.6 13.2 15.0 14.6 14.2 13.8 13.4 13.0 Elongation/ % 1# 2# Steel No. 3# 66.5 66.0 65.5 65.0 64.5 64.0 63.5 63.0 62.5 Reduction of area/ % 1# 2# Steel No. 3# 图 3    不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的力学性能 Fig.3    Tensile strength of steel under different Y2Ti2O7 additions 0 1# 2# Steel No. Impact energy/J Hardness, HRC 3# 10 20 30 40 50 60 70 Results 图 4    不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的平均冲击功与硬度 Fig.4     Average  impact  energy  and  hardness  of  steel  with  different Y2Ti2O7 additions 1# 5 μm 5 μm 5 μm 2# 3# 图 5    不同 Y2Ti2O7 添加量下钢的室温拉伸断口形貌 Fig.5    Tensile fracture morphology of steel at room temperature under different Y2Ti2O7 additions · 24 · 工程科学学报，第 42 卷，增刊 1