第3期 张博等：不同温度下60S2MnA弹簧钢中低熔点夹杂物生成热力学 ·283 基于表2中2和3的化学反应，利用△G⑧、MO杂物成分，即图1中n=08%的等[M四线或 S0-A)Q系中AQ和S0的活度以及与S和AI %=1.8%的等[Sj线，可以看出，由于该钢中Mn 活度系数相关的各自的活度相互作用系数，采用迭 含量较低或硅含量较高，导致生成的夹杂物成分没 代方法计算的. 有落在具有良好变形能力的锰铝榴石相 图1和图2分别为1873K下60S2MnA弹簧钢 (M9A!SO2)区域（图1中熔点低于1473K的液 液与MOS)-AQ系夹杂物平衡时的等[M码 相区，下同)内14，但可以落在熔点在1473~1673K 线、等[S线和等[A)线、等[O线的计算结果， 的液相区域，即Yo/心为0.5左右、%！9在 图2中虚线对应图1（马中质量分数为0.8%的等 15%~25%的区域.结合图2（和(b)可以知道， [M线.由图1（马和(b可以看出：随着钢液中锰 此时钢液中%和%分别为1×106~5×10和 或硅含量的增加，相应地复合夹杂物中MO域S) 6×10~7×10.可见，对钢液的铝含量要求很 含量逐渐增加.对于60SMA弹簧钢中生成的夹 低，此时的氧含量很高 a -l-Mn. 一l-Si.% 1873K 0.9 0.1 1873K 0,=0.6% 0.8 02 =0.69% =.8% 03 =0.89% 0.7、 0.4 0. 5 0.59 0.6 07 02 .007 00- 09 Mm00.90.80.70.60.50.40.3020.1 A10 Mm00.90.80.70.60.50.40.30.20.11,0, N(MnO) (MnO) 图11873K下弹簧钢液与MOS0-A!Q,系夹杂物平衡时等IM线（和等[S线（与 Fg 11 Mn (a and isq Si (b lines on the equilibrim be ween themolten spring steel and MrOSDAlO inc lusions at1 873K 一1s0-L.10 b 00← 01 —1sm-0.10 1873K 1873K 0.8 0.2 W,=0.6绿 02 心，=0.6% 0.7 0.3 =1.8% 0.7 0.3 W=1.8% 入0.45 0.6 04 03 059 0.59 0.4 0.6 03 0.7 λ0.7 0.2 入0.8 个0.8 --才-2￥0.9 MnO 090800605d40020iAL0,Mm000807060s040020i0 (Mno) w(Mno) 图21873K下弹簧钢液与MO-S0-A!Q系夹杂物平衡时等[A]线（和等[O]线( Fg 2 o Al (a and iso (b Ines on the equilibrim be ween themolten spring steel and MrOSA]Q inc lusins at 1873K 图3和图4分别为1823K下60S2MnA弹簧钢 (M马A!SO2)区域移动，形成的夹杂物熔点有降 液与MOSO-A)Q系夹杂物平衡时等[M円线、 低的趋势，但不明显.此时形成的夹杂物所对应的 等[S线和等[A」线、等[O线，图4中虚线对应 钢液w和分别为0.8×106一4×106和3.5× 图3(9中质量分数为0.8%的等[M四线.与图1 10~45×10,可见氧含量大幅下降，而铝含量 和图2对比可以发现，随着温度的降低，1823K时 稍有降低 质量分数为Q.8%的等[M円线向锰铝榴石相 图5和图6分别为1773K下60S2MA弹簧钢第 3期 张 博等 :不同温度下 60Si2MnA弹簧钢中低熔点夹杂物生成热力学 基于表 2 中 2 和 3 的化学反应, 利用 ΔG○— 、MnO-- SiO2--Al2 O3系中 Al2 O3和 SiO2的活度以及与 Si和 Al 活度系数相关的各自的活度相互作用系数, 采用迭 代方法计算的. 图 1和图 2分别为 1 873K下 60Si2MnA弹簧钢 液与 MnO--SiO2 --Al2 O3系夹杂物平衡时的等 [ Mn] 线 、等[ Si] 线和等 [ Al] 线 、等 [ O] 线的计算结果, 图 2中虚线对应图 1( a)中质量分数为 0.8%的等 [ Mn]线 .由图 1( a)和 ( b)可以看出 :随着钢液中锰 或硅含量的增加, 相应地复合夹杂物中 MnO或 SiO2 含量逐渐增加 .对于 60Si2MnA弹簧钢中生成的夹 杂物成分, 即图 1 中 wMn =0.8%的等 [ Mn] 线或 wSi=1.8%的等 [ Si] 线, 可以看出, 由于该钢中 Mn 含量较低或硅含量较高, 导致生成的夹杂物成分没 有落 在 具 有 良 好 变 形 能 力 的 锰 铝 榴 石 相 ( Mn3Al2Si3O12 )区域 (图 1中熔点低于 1 473 K的液 相区, 下同 )内 [ 4] , 但可以落在熔点在 1473 ～ 1 673K 的液相 区域, 即 wMnO /wSiO2 为 0.5 左右 、 wAl2 O3 在 15% ～ 25%的区域.结合图 2( a)和 ( b)可以知道, 此时钢液中 wAl和 wO分别为 1 ×10 -6 ～ 5 ×10 -6和 6 ×10 -5 ～ 7 ×10 -5.可见, 对钢液的铝含量要求很 低, 此时的氧含量很高. 图 1 1 873K下弹簧钢液与 MnO-SiO2 --Al2O3系夹杂物平衡时等[ Mn]线 ( a)和等[ Si] 线 ( b) Fig.1 Iso-[ Mn] ( a) andiso-[ Si] ( b) linesontheequilibriumbetweenthemoltenspringsteelandMnO-SiO2 -Al2O3 inclusionsat1 873K 图 2 1 873K下弹簧钢液与 MnO-SiO2 -Al2O3系夹杂物平衡时等[ Al] 线( a)和等[ O]线 ( b) Fig.2 Iso-[ Al] ( a) andiso-[ O] ( b) linesontheequilibriumbetweenthemoltenspringsteelandMnO-SiO2 -Al2 O3 inclusionsat1 873K 图 3和图 4分别为 1 823K下 60Si2MnA弹簧钢 液与 MnO--SiO2 --Al2 O3系夹杂物平衡时等 [ Mn]线 、 等 [ Si]线和等 [ Al] 线、等 [ O] 线, 图 4中虚线对应 图 3( a)中质量分数为 0.8%的等 [ Mn] 线.与图 1 和图 2对比可以发现, 随着温度的降低, 1 823 K时 质量分 数为 0.8%的 等 [ Mn] 线 向锰 铝榴 石相 ( Mn3Al2Si3O12 )区域移动, 形成的夹杂物熔点有降 低的趋势, 但不明显.此时形成的夹杂物所对应的 钢液 wAl和 wO分别为 0.8 ×10 -6 ～ 4 ×10 -6和 3.5 × 10 -5 ～ 4.5 ×10 -5 , 可见氧含量大幅下降, 而铝含量 稍有降低 . 图 5和图 6分别为 1 773 K下 60Si2MnA弹簧钢 · 283·