第8期 王学敏等：低碳微合金钢中Ti,0-MS型复合夹杂对焊接热影响区微观组织相变的影响 ·959 温转变曲线(TTT)以及夹杂物和微观组织的特征等 DL805A热膨胀仪中进行，连续冷却转变实验试样 方面对比分析了两种低碳微合金钢，探讨了氧化物 为4mm×10mm的圆柱，其实验工艺如图1(a)所 夹杂对组织相变的影响，进一步说明TiO-MnS型 示，模拟ts5=20,30,60,100,150,300和600s的 复合夹杂在焊接热循环过程中改善焊接热影响区微 焊接热循环过程冷却至900℃，然后分别以15,10， 观组织的重要作用. 5,3,2,1和0.5℃s1冷却至室温.等温冷却转变 实验试样为外径4mm、内径3mm、长度为10mm的 1实验材料及方法 圆管，其实验工艺如图1(b)所示，模拟焊接热循环 两种低碳微合金实验钢的主要化学成分如表1 过程至1000℃，以60℃·s-1的冷速分别冷却到 所示，连铸坯热轧成40mm厚钢板后从轧板上取样 700,680,630,610,590,550和530℃后，保温 加工成不同的试样.切取尺寸为10mm×10mm× 1200s,随后以同样冷速冷却到室温.上述热膨胀试 10mm的金相试样，在光学显微镜和扫描电镜 样磨抛后用3%硝酸乙醇溶液进行浸蚀，在光学显 (SEM)下对夹杂物的种类、形貌和尺寸进行观察分 微镜下观察显微组织特征，结合测出的温度一膨胀 析.金相试样表面喷碳后，在10%的硝酸乙醇溶液 量和时间一膨胀量曲线，采用切线法在热膨胀曲线 环境中萃取复型，在JEM-2010高分辨透射电镜 上确定相变温度和相变时间，最终绘制出实验钢的 (TEM)下对试样中的夹杂物进行观察和选区衍射 焊接CCT和TTT图. 分析.连续冷却转变实验和等温冷却转变实验在 表1实验钢化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of test steels % 钢种 Mn P b Als Ti Ti脱氧钢 0.1-0.2 0.28 1.46 0.012 0.0031 0.02 0.01-0.02 AI脱氧钢 0.1-0.2 0.30 1.46 0.014 0.0038 0.02 0.03-0.04 a 1320℃保温1s 1320℃保温1￥ 1s=20.30.60.100.150.300.600s 20℃·5- 1000℃ 900℃ (x=680.630.610. 60℃s 590.550.530℃ 200℃·s- 700℃保温1200 200℃· x℃保温1200s 500℃保温1200 15℃sx℃s10.5℃s 60℃·41 预热100℃ x=1.23.5.10℃"4 预热100℃ 图1热膨胀工艺曲线.(a)连续冷却转变：(b)等温冷却转变 Fig.I Curves of thermal expansion process:(a)continuous cooling transformation:(b)isothermal cooling transformation 2实验结果及分析 Al脱氧钢中，夹杂物种类以尺寸较大的A山2O,为 主.为了进一步确认夹杂物的类型，对T脱氧钢中 2.1实验钢夹杂物特征 复合夹杂物进行TEM观察分析，如图3所示.对选 实验钢中夹杂物的SEM像及能谱(EDS)分析 区衍射图标定后发现，复合夹杂物中T0的类型主 如图2所示.T脱氧钢中的夹杂形貌上呈类球状， 要包括斜方结构的T,0,和六方结构的Ti,0,·可见 整个夹杂物尺寸在3μum以下，能谱分析发现其包括 Ti脱氧钢中的夹杂物种类以Ti,O-MnS型复合夹杂 Ti、O、Mn和S等元素，是一种复合型的夹杂物.在 为主第 8 期 王学敏等: 低碳微合金钢中 TixO--MnS 型复合夹杂对焊接热影响区微观组织相变的影响 温转变曲线( TTT) 以及夹杂物和微观组织的特征等 方面对比分析了两种低碳微合金钢，探讨了氧化物 夹杂对组织相变的影响，进一步说明 TixO--MnS 型 复合夹杂在焊接热循环过程中改善焊接热影响区微 观组织的重要作用． 1 实验材料及方法 两种低碳微合金实验钢的主要化学成分如表 1 所示，连铸坯热轧成 40 mm 厚钢板后从轧板上取样 加工成不同的试样． 切取尺寸为 10 mm × 10 mm × 10 mm 的 金 相 试 样，在光学显微镜和扫描电镜 ( SEM) 下对夹杂物的种类、形貌和尺寸进行观察分 析． 金相试样表面喷碳后，在 10% 的硝酸乙醇溶液 环境中萃取复型，在 JEM--2010 高分辨透射电镜 ( TEM) 下对试样中的夹杂物进行观察和选区衍射 分析． 连续冷却转变实验和等温冷却转变实验在 DIL805A 热膨胀仪中进行，连续冷却转变实验试样 为 4 mm × 10 mm 的圆柱，其实验工艺如图 1( a) 所 示，模拟 t8 /5 = 20，30，60，100，150，300 和 600 s 的 焊接热循环过程冷却至 900 ℃，然后分别以 15，10， 5，3，2，1 和0. 5 ℃·s － 1 冷却至室温． 等温冷却转变 实验试样为外径 4 mm、内径 3 mm、长度为 10 mm 的 圆管，其实验工艺如图 1( b) 所示，模拟焊接热循环 过程至 1 000 ℃，以 60 ℃·s － 1 的冷速分别冷却到 700，680，630，610，590，550 和 530 ℃ 后，保 温 1 200 s，随后以同样冷速冷却到室温． 上述热膨胀试 样磨抛后用 3% 硝酸乙醇溶液进行浸蚀，在光学显 微镜下观察显微组织特征，结合测出的温度--膨胀 量和时间--膨胀量曲线，采用切线法在热膨胀曲线 上确定相变温度和相变时间，最终绘制出实验钢的 焊接 CCT 和 TTT 图． 表 1 实验钢化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of test steels % 钢种 C Si Mn P S Nb Als Ti Ti 脱氧钢 0. 1 ～ 0. 2 0. 28 1. 46 0. 012 0. 003 1 0. 02 — 0. 01 ～ 0. 02 Al 脱氧钢 0. 1 ～ 0. 2 0. 30 1. 46 0. 014 0. 003 8 0. 02 0. 03 ～ 0. 04 — 图 1 热膨胀工艺曲线． ( a) 连续冷却转变; ( b) 等温冷却转变 Fig． 1 Curves of thermal expansion process: ( a) continuous cooling transformation; ( b) isothermal cooling transformation 2 实验结果及分析 2. 1 实验钢夹杂物特征 实验钢中夹杂物的 SEM 像及能谱( EDS) 分析 如图 2 所示． Ti 脱氧钢中的夹杂形貌上呈类球状， 整个夹杂物尺寸在 3 μm 以下，能谱分析发现其包括 Ti、O、Mn 和 S 等元素，是一种复合型的夹杂物． 在 Al 脱氧钢中，夹杂物种类以尺寸较大的 Al2O3 为 主． 为了进一步确认夹杂物的类型，对 Ti 脱氧钢中 复合夹杂物进行 TEM 观察分析，如图 3 所示． 对选 区衍射图标定后发现，复合夹杂物中 TixO 的类型主 要包括斜方结构的 Ti3O5 和六方结构的 Ti2O3 ． 可见 Ti 脱氧钢中的夹杂物种类以 TixO--MnS 型复合夹杂 为主． ·959·