李梦龙等：原位观察MS对非调质钢拉伸性能各向异性的影响 ·1261· (c) 20 um 20 um 20m 图7横向拉伸试验中MnS的随外加载荷的变化.(a)13MPa;(b)452MPa;(c)652MPa Fig.7 In-situ graphs of MnS inclusions in the transverse tensile test with increasing tensile load:(a)13 MP:(b)452 MPa:(c)652 MPa 增大.外加应力增加到450MPa附近时达到临界值，应 700 力一伸长量曲线处出现拐点，应力曲线的斜率降低，说 4.0 明此时开始发生屈服现象，而原位观察表明此时MS 3.5 600 3.0 断裂前 500 开始与基体发生分离，试样内部可能也已产生大量显 微裂纹，并优先在长条MS上生成.随应力进一步增 2.5 400 2.0 加到650MPa附近时，拉伸试样发生断裂，而同样应力 300 1.5 条件下纵向拉伸试样表面尚未产生明显裂纹（图5）. 200 1.0 因此，横向拉伸时长条状MS与基体的分离导致了钢 0.5 100 中裂纹的生成，裂纹随着拉伸的进行进一步延伸扩展， D 0 导致非调质钢横向拉伸的强度降低，危害钢的性能. 2 拉伸伸长量/mm 此外，MS的形貌与尺寸对裂纹的产生也有一定 图8 横向拉伸过程中S与基体间分离程度随载荷的变化 影响.图9给出卸载载荷后两种形貌硫化物夹杂与基 Fig.8 Relation between crack width and applied load 体的分离情况.长条状Ms夹杂占钢中夹杂物的主要 比例，一般与基体间存在着平行于长度方向的裂纹. 危害较小.因此，细长条状硫化物更易恶化非调质钢 对于复合硫化物夹杂如MnS-CaS,由于其硬度相对较 的横向性能，控制硫化物的形貌使其具有较小的长宽 高，锻造过程中变形较小而保持近球形形貌，因此与长 比有利于改善非调质钢的各向异性 条状MS相比在拉伸过程中不易与基体发生分离，反 2.3MnS取向与分布对各向异性的影响 而发生类似纵向拉伸过程中的断裂，对横向拉伸性能 图10给出纵向与横向拉伸时钢中MnS受力示意 S-Cas 5μm 图9卸载载荷后横向试样表面的硫化物.(a)长条状MnS:(b)球形的MnS-CaS夹杂 Fig.9 BSE graphs of unloaded MnS inclusions at the transverse tensile test specimen surface:(a)rod-ike MnS:(b)spherical MnS-CaS complex inclusion李梦龙等: 原位观察 MnS 对非调质钢拉伸性能各向异性的影响 图 7 横向拉伸试验中 MnS 的随外加载荷的变化 . ( a) 13 MPa; ( b) 452 MPa; ( c) 652 MPa Fig． 7 In-situ graphs of MnS inclusions in the transverse tensile test with increasing tensile load: ( a) 13 MP; ( b) 452 MPa; ( c) 652 MPa 增大． 外加应力增加到450 MPa 附近时达到临界值，应 力--伸长量曲线处出现拐点，应力曲线的斜率降低，说 明此时开始发生屈服现象，而原位观察表明此时 MnS 开始与基体发生分离，试样内部可能也已产生大量显 微裂纹，并优先在长条 MnS 上生成． 随应力进一步增 加到 650 MPa 附近时，拉伸试样发生断裂，而同样应力 条件下纵向拉伸试样表面尚未产生明显裂纹( 图 5) ． 因此，横向拉伸时长条状 MnS 与基体的分离导致了钢 中裂纹的生成，裂纹随着拉伸的进行进一步延伸扩展， 导致非调质钢横向拉伸的强度降低，危害钢的性能． 图 9 卸载载荷后横向试样表面的硫化物 . ( a) 长条状 MnS; ( b) 球形的 MnS--CaS 夹杂 Fig． 9 BSE graphs of unloaded MnS inclusions at the transverse tensile test specimen surface: ( a) rod-like MnS; ( b) spherical MnS--CaS complex inclusion 此外，MnS 的形貌与尺寸对裂纹的产生也有一定 影响． 图 9 给出卸载载荷后两种形貌硫化物夹杂与基 体的分离情况． 长条状 MnS 夹杂占钢中夹杂物的主要 比例，一般与基体间存在着平行于长度方向的裂纹． 对于复合硫化物夹杂如 MnS--CaS，由于其硬度相对较 高，锻造过程中变形较小而保持近球形形貌，因此与长 条状 MnS 相比在拉伸过程中不易与基体发生分离，反 而发生类似纵向拉伸过程中的断裂，对横向拉伸性能 图 8 横向拉伸过程中 MnS 与基体间分离程度随载荷的变化 Fig． 8 Ｒelation between crack width and applied load 危害较小． 因此，细长条状硫化物更易恶化非调质钢 的横向性能，控制硫化物的形貌使其具有较小的长宽 比有利于改善非调质钢的各向异性． 2. 3 MnS 取向与分布对各向异性的影响 图 10 给出纵向与横向拉伸时钢中 MnS 受力示意 ·1261·