D01:10.133741.is9m1001053x.2009.06.009 第31卷第5期 北京科技大学学报 Vol.31 No.5 2009年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2009 FeCu合金体系中Cu析出规律 李 岩1)宋波D毛景红2》 闫丽D 1)北京科技大学治金与生态工程学院北京100⑩832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要利用扫描电镜及能谱分析研究了F一7.8%Cu和F一21%Cu两种合金不同温度下铜的析出分布规律，以及合金中 MnS夹杂物对铜析出的影响.部分试样加热到1600℃保温20min后直接淬火得到：其他试样1600C保温20min炉冷到特 定温度再保温20mim后淬火得到.结果表明：F一7.8%Cu合金在1600℃下淬火，含铜相在晶界、晶内均有析出：在1200℃下 淬火.含铜相沿晶界析出：而1000℃淬火则有较大尺寸的一Cu相沿晶界析出.F一21%C:合金在1600℃和1000℃下淬 火，含铜相都沿晶界析出：而800℃淬火一Cu相在晶内析出.合金中MS夹杂可以作为铜析出的有效形核核心. 关键词铁铜合金：铜析出：硫化锰：夹杂物 分类号TG146.1+1:TG11312 Copper precipitation behavior in Cu-Fe alloys LI Y an.SONG Bo.MAO Jing-hong2,YAN Li) 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and T echnology Beijing.Beijng 100083.China 2)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083 China ABSTRACT The precipitation behavior of copperenriched phases at different temperatures in Fe-Cu alloys and the effect of MnS in clusions on it were investigated by SEM analysis.The samples were heated to 1600 C and kept for 20min,some of them were w ater quenched directly.and the others w ere furnacecooled to a predetermined temperature and kept for 20min and then quenched.The results show ed that in Fe-7.8%Cu alloys copper-enriched phases precipitated both inside grains and at grain boundaries after w ater- quenched at 1600C copper-enriched phases precipitated mostly at grain boundaries while waterquenched at 1 200C.and there weree-Cu phases with large size precipitates at grain boundaries after water-quenched at 1000 C.In Fe2 1%Cu alloys copper enriched phases precipitated at grain boundaries after water-quenched at 1 600C and 1000 C.and e-Cu phases were found inside grains after water-quenched at 800C.MnS inclusions oould be the ffective nucleation substrate of copper precipitation in the alloys. KEY WORDS iromcopper alloys copper precipitation manganese sulphide;inclusions 我国近年来钢铁产量连年翻新，铁矿资源日显际生产610.当前生产上解决废钢铜等残余元素超 短缺，从资源节约的角度出发，如何充分合理地使用 标的办法是稀释法，即通过添加直接还原铁、优质生 废钢资源，对于钢铁工业可持续发展具有重要的意 铁等原料来控制钢中铜含量，然而这并不能从根本 义.废钢中含有铜等残余元素，它们在炼钢过程中 上解决铜在废钢中循环富集这一问题. 不能充分去除，导致循环富集，影响废钢高效利用. 近年有文献报道，钢中铜如能改变析出方式，弥 除含铜钢种外，铜在钢中被视为有害元素.铜在钢 散细小地在基体分布则可改善钢的某些性能.如通 中易在晶界偏聚，导致高温热脆，还会造成连铸坯微 过控制铜析出，可以生产高抗拉强度和高塑性应变 观偏析、裂纹，使钢材硬度增加、加工性能下降以及 比的钢材，利用铜的析出相作为奥氏体向铁素体 降低钢材高温塑性和延展性等缺陷可.虽然废钢 转化过程铁素体的形核核心可以得到细晶粒的双相 除铜的方法国内外进行了大量研究，但是由于处理 不锈钢等1？.由此可见，虽然废钢除铜目前没有切 过程复杂或者成本过高等因素，目前仍难应用于实 实可行的办法，但是如果能创造条件使铜在钢中能 收稿日期：2008-06-05 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。.50574009) 作者简介：李岩(1983一)，女，博士研究生：宋波(1963一).男，教授.博土，Emal:songbo(@metall.ustb..ed血.cmFe-Cu 合金体系中 Cu 析出规律 李 岩1) 宋 波1) 毛 红2) 闫 丽1) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 2)北京科技大学材料科学与工程学院, 北京 100083 摘 要 利用扫描电镜及能谱分析研究了 Fe-7.8 %Cu 和 Fe-2.1%Cu 两种合金不同温度下铜的析出分布规律, 以及合金中 M nS 夹杂物对铜析出的影响.部分试样加热到 1 600 ℃保温 20min 后直接淬火得到;其他试样 1 600 ℃保温 20 min, 炉冷到特 定温度再保温 20 min 后淬火得到.结果表明:Fe-7.8 %Cu 合金在 1 600 ℃下淬火, 含铜相在晶界、晶内均有析出;在 1 200 ℃下 淬火, 含铜相沿晶界析出;而 1 000 ℃淬火则有较大尺寸的ε-Cu 相沿晶界析出.Fe-2.1 %Cu 合金在 1 600 ℃和 1 000 ℃下淬 火, 含铜相都沿晶界析出;而 800 ℃淬火ε-Cu 相在晶内析出.合金中 MnS 夹杂可以作为铜析出的有效形核核心. 关键词 铁铜合金;铜析出;硫化锰;夹杂物 分类号 TG146.1 +1 ;TG 113.12 Copper precipitation behavior in Cu-Fe alloys LI Y an 1), SONG Bo 1), MAO Jing-hong 2), YAN Li 1) 1)School of Met allurgical and Ecologi cal Engineering , University of Science and T echnology Beijing , Beijing 100083 , China 2)School of Mat erials Science and Engineering , University of S cience and Technology Beijing , Beijing 100083 , China ABSTRACT The precipita tio n behavio r of copper-enriched phases at different temperatures in Fe-Cu alloy s and the effect of MnS in￾clusions on it were investig ated by SEM analysis.The samples were heated to 1600 ℃and kept fo r 20min , some of them were w ater￾quenched directly , and the others w ere furnace-cooled to a predetermined temperature and kept for 20 min and then quenched.The results show ed that in Fe-7.8%Cu alloy s, copper-enriched phases precipitated both inside grains and at g rain boundaries after w ater￾quenched at 1 600 ℃, copper-enriched phases precipitated mostly at g rain boundaries w hile water-quenched at 1 200 ℃, and there w ereε-Cu phases with larg e size precipitates at g rain boundaries after w ater-quenched at 1 000 ℃.In Fe-2.1 %Cu alloys, copper￾enriched phases precipitated at grain boundaries after w ater-quenched at 1 600 ℃ and 1 000 ℃, and ε-Cu phases were found inside g rains after w ater-quenched at 800 ℃.MnS inclusions could be the effective nucleation substrate of co pper precipitatio n in the alloys. KEY WORDS iron-copper alloys;copper precipita tio n;manganese sulphide;inclusions 收稿日期:2008-06-05 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No .50574009) 作者简介:李 岩(1983—), 女, 博士研究生;宋 波(1963—), 男, 教授, 博士, E-mail:songbo@metall.ustb.edu.cn 我国近年来钢铁产量连年翻新 ,铁矿资源日显 短缺 ,从资源节约的角度出发 ,如何充分合理地使用 废钢资源, 对于钢铁工业可持续发展具有重要的意 义.废钢中含有铜等残余元素, 它们在炼钢过程中 不能充分去除, 导致循环富集 ,影响废钢高效利用 . 除含铜钢种外, 铜在钢中被视为有害元素.铜在钢 中易在晶界偏聚 ,导致高温热脆,还会造成连铸坯微 观偏析 、裂纹 ,使钢材硬度增加 、加工性能下降以及 降低钢材高温塑性和延展性等缺陷[ 1-5] .虽然废钢 除铜的方法国内外进行了大量研究 ,但是由于处理 过程复杂或者成本过高等因素 , 目前仍难应用于实 际生产[ 6-10] .当前生产上解决废钢铜等残余元素超 标的办法是稀释法 ,即通过添加直接还原铁、优质生 铁等原料来控制钢中铜含量 ,然而这并不能从根本 上解决铜在废钢中循环富集这一问题 . 近年有文献报道, 钢中铜如能改变析出方式 ,弥 散细小地在基体分布则可改善钢的某些性能.如通 过控制铜析出 ,可以生产高抗拉强度和高塑性应变 比的钢材 [ 11] ;利用铜的析出相作为奥氏体向铁素体 转化过程铁素体的形核核心可以得到细晶粒的双相 不锈钢等[ 12] .由此可见 ,虽然废钢除铜目前没有切 实可行的办法 ,但是如果能创造条件使铜在钢中能 第 31 卷 第 5 期 2009 年 5 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.5 May 2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.05.009