D0I:10.13374/i.is8n1001053x.2001.05.005 第26卷第5期 北京科技大学学报 Vol.26 No.5 2004年10月 Journal of University of Science and Technology Beijing 0ct.2004 易切削钢中夹杂物及锡的形态 李联生”朱荣”孙彦辉”郭汉杰”般浩》董杰) 1)北京科技大学冶金及生态工程学院，北京1000832)莱芜钢铁股份有限公司技术中心，莱芜271104 摘要研制了一种新型含锡易切削钢.在锡含量小于0.05%（质量分数）时，钢材具有良好的 易切削性能，其力学性能也达到了国家标准，在扫描电镜下观察了钢中夹杂物和断口的形 貌，利用能谱分析了夹杂物的成分.结果表明，钢中的复合夹杂物主要由氧化物和MS组成. 多数呈球形或纺锤形，在断口及夹杂物的表面上锡明显偏析. 关键词易切削钢：锡：夹杂物 分类号T℉741.322 铅系易切削钢有良好的力学性能和易切削 在MTS810材料试验机在进行.在HB-3000B布 性能，然而在易切削钢的冶炼及含铅废钢的回收 氏硬度计上测量材料硬度，钢球中10mm,保持时 熔炼过程中铅污染环境，鉴于锡与铅在化学元素 间12s. 周期表同属一族，物理和化学性质很相近，有可 13扫描电镜及能谱分析 能替代铅作为易切削钢元素，近年来国内外已开 金相样品为中l0mm×l0mm的圆柱，在磨样 始研究含锡易切削钢.易切削钢性能的改善， 机上依次用粒度为400,800,1000,1200,1500的 主要取决于钢中夹杂物的种类、形状、大小、数量 水砂纸磨平，然后在抛光机上抛光.用扫描电子 及分布例.目前对于含锡易切削钢中夹杂物及锡 显微镜，通过背散射像观察了钢中夹杂物的形 的分布状态的工作报道甚少，本文对此进行了初 貌、大小及分布，然后由能谱分析系统确定夹杂 步研究. 物的化学成分. 1.4断口观测拉伸试样 1实验方案 断口附近截取样品，在扫描电镜下，通过二 11冶炼及热加工 次电子像观察断口形貌，利用能谱分析仪分析杂 质元素在断口和夹杂上的分布. 怡炼实验在20kg感应炉中进行.每次熔炼 用18kgQ235钢，其主要成分（质量分数，%）为： 2实验结果及分析 C,0.17:Si,031:Mn,0.07:P,0.020:S,0.025.溶清 2.1冶炼实验结果 后用100g渣(35gCa0,35gSi02,30gAl20,)覆盖 Y20Sn易切削钢及国家标准(GB/T8731一 钢液以减少氧化.实验采用快速定氧测头及时监 1988)中相关易切削钢种的成分如表1所示，其中 控钢液中氧活度.脱氧用中碳锰铁（含Mn69.4%, C,S用红外光谱分析，Sn,Mm和Si,P分别采用原 C1.37%),使钢液的氧活度保持在(70-80)×10. 子吸收光谱和比色方法分析.Y20Sn的C,S,P含 然后加入硫化亚铁(FeS),增碳剂(C)及锡粒调整 量与Y20钢相近，Si含量比Y20高，Mn含量比 钢水成分.最后浇铸成60mm×200mm的圆锭. Y20略低。 将钢锭在1150℃均热，然后锻成40mm的圆棒. 2.2拉伸实验结果 1.2力学性能测试 拉伸实验结果如表2所示.1号和2号样(Sn 拉伸试样测试段为6mm×35mm,两端夹持 的质量分数小于0.05%)的强度达到了国家标 部分为M12的螺柱，试样总长80mm.拉伸实验 准，延伸率和断面收缩率比Y20高，硬度比Y20 收稿日期200401-14李联生男，58岁，教授 低.这是由于Y20Sn的Si含量较高，Mn含量较低 ★国家自然科学基金和上海宝钢集团公司联合资助(No 50274004) 所造成的：Si是铁素体形成元素，可提高钢的塑第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 加 从， ， 易切 削钢 中夹杂物及锡 的形态 李联生 ” 朱 荣 ” 孙彦辉 ” 郭汉 杰 ” 殷 浩 ” 董 杰 ” 北 京科技大学 冶金 及 生 态 工 程学 院 ， 北 京 莱芜 钢铁股 份有 限 公 司 技术 中心 ， 莱 芜 摘 要 研 制 了一 种新 型含锡 易切 削钢 在锡 含 量 小于 质量 分 数 时 ， 钢 材具 有 良好 的 易切 削性 能 ， 其力 学性 能 也 达 到 了 国家标 准 在扫 描 电镜 下 观 察 了钢 中夹杂物和 断 口 的形 貌 ， 利用能 谱 分 析 了夹杂物 的成 分 结果 表 明 ， 钢 中 的复合 夹杂物 主 要 由氧化 物和 组 成 多数呈 球 形 或 纺 锤 形 ， 在 断 口 及 夹 杂物 的表 面 上 锡 明显偏 析 关键 词 易切 削钢 锡 夹杂物 分 类号 铅 系 易 切 削 钢 有 良好 的 力 学 性 能 和 易切 削 性 能 ， 然 而在 易切 削钢 的冶 炼及 含 铅 废 钢 的 回收 熔 炼 过程 中铅 污 染 环 境 鉴 于锡 与 铅在 化 学 元 素 周 期 表 同属 一 族 ， 物 理 和 化 学 性 质 很 相 近 ， 有 可 能替代铅 作 为 易切 削钢 元 素 ， 近 年 来 国 内外 己 开 始 研 究含 锡 易切 削 钢 ’卜叼 易 切 削 钢 性 能 的改 善 ， 主要 取 决于钢 中夹 杂物 的种类 、 形状 、 大 小 、 数 量 及 分 布 ‘” 目前 对 于 含 锡 易切 削钢 中夹 杂 物 及 锡 的分 布状 态 的工 作报 道 甚 少 ， 本 文对 此 进 行 了初 步研 究 实验 方 案 冶炼 及 热 加 工 冶炼 实 验 在 加 感 应 炉 中进 行 每 次熔 炼 用 钢 ， 其 主 要 成 分 质 量 分 数 ， 为 ， ， ， ， ， 熔清 后 用 渣 ， ， 覆 盖 钢 液 以减 少氧 化 ， 实验 采 用 快速 定 氧 测 头及 时监 控 钢 液 中氧 活 度 脱 氧 用 中碳 锰 铁 含 ， ， 使 钢 液 的氧 活 度 保 持在 一 一 ， 然 后 加 入硫 化 亚铁 ， 增碳 剂 及 锡 粒调 整 钢 水成 分 最 后 浇铸 成 中 的 圆锭 将 钢 锭 在 巧 ℃ 均 热 ， 然 后 锻 成 中 的 圆棒 力学性 能测 试 拉伸 试 样 测 试段 为小 们 口 比， 两 端 夹 持 部 分 为 的螺柱 ， 试 样 总 长 拉 伸 实验 收 稿 日期 刁 卜 李联生 男 ， 岁 ， 教授 国家 自然科学 基 金 和 上 海 宝 钢 集 团公 司 联 合 资助 在 材 料 试 验 机在进 行 在 一 布 氏硬 度 计 上 测 量 材 料 硬 度 ， 钢 球 中 ， 保 持 时 间 ， 扫 描 电镜 及 能谱 分 析 金 相 样 品 为拟 幻口幻。 的圆柱 ， 在 磨 样 机上 依 次用 粒度 为 ， ， ， ， 的 水砂 纸 磨平 ， 然 后 在 抛 光 机上 抛 光 用 扫 描 电子 显 微 镜 ， 通 过 背 散射 像 观 察 了钢 中夹 杂 物 的 形 貌 、 大 小 及 分 布 ， 然 后 由能谱 分 析 系统确 定 夹杂 物 的化 学成 分 断 口 观 测 拉 伸试 样 断 口 附近 截 取 样 品 ， 在 扫 描 电镜 下 ， 通 过 二 次 电子像 观察 断 口 形貌 ， 利用 能谱 分析 仪 分析 杂 质 元 素 在 断 口 和 夹杂 上 的分布 实验 结 果 及 分 析 冶 炼 实验 结 果 易 切 削 钢 及 国 家 标 准 汀 一 中相 关 易切 削钢 种 的成 分 如表 所 示 其 中 ， 用 红 外 光 谱 分 析 ， ， 和 ， 分 别 采用 原 子 吸 收光 谱 和 比色 方 法 分 析 的 ， ， 含 量 与 钢 相 近 ， 含量 比 高 ， 含 量 比 略 低 拉 伸 实验 结 果 拉伸 实验 结果如 表 所 示 号和 号样 的质 量 分 数 小 于 的 强 度 达 到 了 国家 标 准 ， 延 伸 率 和 断 面 收缩 率 比 高 ， 硬 度 比 低 这 是 由于 的 含 量较 高 ， 含 量 较低 所 造 成 的 是 铁 素体 形 成 元 素 ， 可 提 高钢 的塑 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2004．05．005