第5期 杜松林等：N微合金钢中T脱氧夹杂物诱导晶内铁素体析出行为 ·575 分析，研究夹杂物类型和尺寸对晶内铁素体诱导析 主要以TQ为主，但当氧活度4g高于50X106 出能力的影响，以确定控制夹杂物类型和尺寸的目 左右时.可能存在TQ和TQ的竞争析出.TQ 标，实现晶内铁素体诱导析出、细化铸态组织的 析出的可能性如图2所示.由图可见，钢中a9和 目的 q对TQ析出有很大影响，随着40，和q增 1实验条件和试样分析方法 加，TQ更容易析出. 本研究中热态实验在有氩气保护的硅钼棒炉中 0.250.10.030.010.0030.0010.00030.0001 进行，使用N微合金化的高强度废钢，放在MO 0.20 质坩埚中（中40mX100mm,然后整体放在石墨坩 0.15 、a 埚内在高温炉内加热，熔清后的补入合金，并进行 T脱氧工艺. 010t03 0.05 将上述试样加工、清洗、打磨和抛光制成金相 01.0152.0253.0354.0 Igoo 样，用配有能谱仪的扫描电子显微镜对夹杂物成分 图21873KT手Q析出可能性 和形貌及铸态组织进行统计分析. Fg2 Prec pitatin possibility ofTiO,at1873K 2T脱氧钢中夹杂物析出的热力学分析 2.2FCT-A上O系中T与A的氧化物选择析 2.1T氧化物析出分析 出 T脱氧钢中形成的T的氧化物主要有TQ 己有的研究成果表明，钢中A形成的AQ夹 T9、TQ和TO四种，各类T氧化物形成的△G 杂，是轧制过程中不变形脆性夹杂，从控制钢中夹杂 如图1所示.由图可见，T脱氧钢中形成的氧化物 物尺寸和诱导铁素体析出能力的角度来讲都是不希 120r 望出现的.因此应该控制T脱氧钢中Fe-Ti-AHO 100P 80 系的A!Q夹杂的析出及其在复合夹杂物中的比 例.钢中T和A选择性氧化热力学计算结果如 4 .G 20△G 图所示.由图可见，要促进钢中T的氧化，形成 0. -20 TQ夹杂物或夹杂物中含TQ成分含量高的复 102030.405060 合夹杂，就需要控制钢中的A含量，适当提高T含 /10- 量.控制TVA大于12有利于形成细小的TO类 图11873K钛氧化物形成的△G 夹杂物. Fg 1 AG of pmation of titanim oxides at1 873 K (a) 16( 14 7品 140 120 以 analnug-=2.5 =01 ,=0 100 n,=l.0 =1.0 180 8 D 60 6 40 4 05 20 2 an/a=10 B n808 C 4 2 0 6 0.005 0.010 0.0150.020 h/10 a 图31873K时Fe-Ti-AHO系钢中T和A选择性氧化关系.（两TiA和O关系：(T和A关系 Fg 3 Selective ox dlation ofTi and Al n he FeTiALO syskm at1873K (a relton ofTi Al ad ((b elation ofTi and Al 2.3FeTO-N系中TN和T氧化物的选择性 O-N系中TN和O活度的相互关系和该体系中 析出 T生成的可能性如图4和图5所示.由图可见， 钢中T是一种脆性较强的夹杂物，对钢的性 Tg的生成对T的析出起到抑制作用.因此，要 能危害较大.本实验的钢液中同时存在T和较高 使凝固过程中最大限度地形成TO而不生成Ty 含量的NQ可能生成TQ、TN1873K时Fe-Ti 必须控制钢中合适的溶解氧含量.本实验钢中的第 5期 杜松林等 :VN微合金钢中 Ti脱氧夹杂物诱导晶内铁素体析出行为 分析, 研究夹杂物类型和尺寸对晶内铁素体诱导析 出能力的影响, 以确定控制夹杂物类型和尺寸的目 标, 实现晶内铁素体诱导析出 、细化铸态组织的 目的. 1 实验条件和试样分析方法 本研究中热态实验在有氩气保护的硅钼棒炉中 进行, 使用 VN微合金化的高强度废钢, 放在 MgO 质坩埚中 ( 40 mm×100 mm), 然后整体放在石墨坩 埚内在高温炉内加热, 熔清后的补入合金, 并进行 Ti脱氧工艺 . 将上述试样加工 、清洗 、打磨和抛光制成金相 样, 用配有能谱仪的扫描电子显微镜对夹杂物成分 和形貌及铸态组织进行统计分析. 2 Ti脱氧钢中夹杂物析出的热力学分析 2.1 Ti氧化物析出分析 Ti脱氧钢中形成的 Ti的氧化物主要有 TiO、 TiO2 、Ti3 O5 和 Ti2O3 四种, 各类 Ti氧化物形成的 ΔG 如图 1所示 .由图可见, Ti脱氧钢中形成的氧化物 图 1 1 873K钛氧化物形成的 ΔG Fig.1 ΔGofformationoftitaniumoxidesat1 873K 主要以 Ti2O3 为主, 但当氧活度 a [ O] 高于 50 ×10 -6 左右时, 可能存在 Ti2O3 和 Ti3O5 的竞争析出.Ti3O5 析出的可能性如图 2所示.由图可见, 钢中 aTi2O3和 a [ O]对 Ti3 O5 析出有很大影响, 随着 aTi2O3和 a [ O] 增 加, Ti3O5 更容易析出. 图 2 1 873KTi3 O5 析出可能性 Fig.2 PrecipitationpossibilityofTi3O5 at1 873K 2.2 Fe--Ti--Al--O系中 Ti与 Al的氧化物选择析 出 已有的研究成果表明, 钢中 Al形成的 Al2 O3 夹 杂, 是轧制过程中不变形脆性夹杂, 从控制钢中夹杂 物尺寸和诱导铁素体析出能力的角度来讲都是不希 望出现的 .因此应该控制 Ti脱氧钢中 Fe--Ti--Al--O 系的 Al2O3 夹杂的析出及其在复合夹杂物中的比 例.钢中 Ti和 Al选择性氧化热力学计算结果如 图 3所示.由图可见, 要促进钢中 Ti的氧化, 形成 Ti2 O3 夹杂物或夹杂物中含 Ti2O3 成分含量高的复 合夹杂, 就需要控制钢中的 Al含量, 适当提高 Ti含 量.控制 Ti/Al大于 12, 有利于形成细小的 Ti2O3 类 夹杂物. 图 3 1 873K时 Fe-Ti--Al--O系钢中 Ti和 Al选择性氧化关系.( a) Ti、Al和 O关系;( b) Ti和 Al关系 Fig.3 SelectiveoxidationofTiandAlintheFe-Ti-Al-Osystemat1 873K:( a) relationofTi, AlandO;( b) relationofTiandAl 2.3 Fe--Ti--O--N系中 TiN和 Ti氧化物的选择性 析出 钢中 TiN是一种脆性较强的夹杂物, 对钢的性 能危害较大 .本实验的钢液中同时存在 Ti和较高 含量的 N、O, 可能生成 Ti2 O3 、TiN, 1 873 K时 Fe--Ti-- O--N系中 Ti、N和 O活度的相互关系和该体系中 TiN生成的可能性如图 4 和图 5所示 .由图可见, Ti2 O3 的生成对 TiN的析出起到抑制作用.因此, 要 使凝固过程中最大限度地形成 Ti2O3 而不生成 TiN, 必须控制钢中合适的溶解氧含量 .本实验钢中 N的 · 575·