D0I:10.13374/i.issnl001053x.2010.05.20 第32卷第5期 北京科技大学学报 Vo132 No 5 2010年5月 Journal ofUniversity of Science and Technobgy Bejjing May 2010 稀土对2C13不锈钢夹杂物的变质及对冲击韧性的影响 刘晓” 杨吉春》高学中3》 1)钢铁研究总院治金工艺所.北京1000812)内蒙古科技大学材料与治金学院，包头014010 3)鞍钢股份有限公司第一炼钢厂，鞍山114021 摘要采用金相、扫描电镜和能谱等分析手段研究了稀土元素铈对2C13不锈钢中夹杂物的变质作用以及对冲击性能的影 响.结果表明：稀土元素改善了2C3不锈钢夹杂物的形貌和大小，未加稀土的钢的断口是典型的解理断裂.加稀土后钢的断 口是准解理十韧窝型，韧窝中出现的细小球状稀士硫氧化物夹杂是其转变的主要原因：加微量稀土元素铈的试样低温横向冲 击性能比未加稀土的试样大幅度提高.一40℃时提高了545%. 关键词不锈钢：稀土：夹杂物：冲击韧性 分类号TG14213 Effects of RE on the inclusions and m pact toughness of2Cn3 sta inless steel LUU Xiao).YANG Jichun GAO Xue hongs) 1)Mem luggy Depamment Central Ion and Steel Research hstitue Beijng 100081.China 2)Matera ls andMemllungy School Inner Mongo lia University of Science ad Techokgy Baoto014010 China 3)The First Stee making Pant Angang Steel Company Lm ited Anshan 114021 China ABSTRACT The effects ofCe on he inc jusjons and the mpact toughness of2Cn3 stan ess steel were sudied bym enllographic ex amination scann ing eectonm icroscope SEM)and energy spectnm analsis The results show that adding Ce np he steel mproves the shape and size of ncls ons The fracture mode ofCn3 stainless steel is tp ical cleavage fracture but quasicleavage and diple fracture after add ing Ce no the steel and the spherical inclusions of rare earth oxysu lfide n he dip l ae he main acpr pr his transfomation The tansverse mpact pughness of2Cn3 stanless steel is mproved obviously by rare eart In comparison w ith2C3 san less steelw ithout Ce he transverse inpact toughness of2C3 sun less steelw ith Ce is increased 54 55%at-40C. KEY WORDS stailess steel rare eart incusians in pact toughness 2CI3不锈钢是一种高合金马氏体型不锈耐热 发现热变形后的板条马氏体得到了细化且具有一定 钢，因具有高强度、高韧性、高耐蚀性、抗氧化性和足 的方向性⑨，但并未对其力学性能做详细研究. 够的热强性，使其具有较好的综合力学性能而广泛 鉴于目前稀土对2C13不锈钢力学性能的影响 应用于汽轮发电机转子末级叶片、紧固螺栓及要求 未见报道，本文通过加入微量稀土元素C来处理 有高抗蚀性、高强韧性的容器和构件上1.但是， 2C13不锈钢，探索稀土对夹杂物的变质作用以及 在应用中构件的主要破坏形式是由于硫化物夹杂和 稀土对2C43马氏体不锈钢室温和低温冲击韧性的 应力腐蚀等引起的脆性断裂s.前人通过加入合 影响. 金元素来消除或减弱2CI3不锈钢的这些不利因素 1实验材料和方法 已做过不少研究：徐文亮等在2C13钢中加入适量 N和M哈金元素，材料的抗拉强度和冲击功明显 以大生产的2C43不锈钢连铸坯作为实验原 提高。具有较好的综合力学性能：赵莉萍等研究 料，采用25k真空感应炉熔炼.添加的稀土为稀土 了含稀土元素Y的2CI3不锈钢热变形后的组织， 金属丝（主要成分为C纯度为99.98%，稀土加 收稿日期：2009-08-31 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N950364001) 作者简介：刘晓(1981一，男.，博士研究生：杨吉春(1963-，男.教授.博士Em1ang©hun963@163m第 32卷 第 5期 2010年 5月 北 京 科 技 大 学 学 报 JournalofUniversityofScienceandTechnologyBeijing Vol.32 No.5 May2010 稀土对 2Cr13不锈钢夹杂物的变质及对冲击韧性的影响 刘 晓 1) 杨吉春 2) 高学中 3) 1)钢铁研究总院冶金工艺所, 北京 100081 2)内蒙古科技大学材料与冶金学院, 包头 014010 3)鞍钢股份有限公司第一炼钢厂, 鞍山 114021 摘 要 采用金相、扫描电镜和能谱等分析手段研究了稀土元素铈对 2Cr13不锈钢中夹杂物的变质作用以及对冲击性能的影 响.结果表明:稀土元素改善了 2Cr13不锈钢夹杂物的形貌和大小, 未加稀土的钢的断口是典型的解理断裂, 加稀土后钢的断 口是准解理 +韧窝型 , 韧窝中出现的细小球状稀土硫氧化物夹杂是其转变的主要原因;加微量稀土元素铈的试样低温横向冲 击性能比未加稀土的试样大幅度提高, -40℃时提高了 54.55%. 关键词 不锈钢;稀土;夹杂物;冲击韧性 分类号 TG142.1 + 3 EffectsofREontheinclusionsandimpacttoughnessof2Cr13 stainlesssteel LIUXiao1) , YANGJi-chun2) , GAOXue-zhong3) 1)MetallurgyDepartment, CentralIronandSteelResearchInstitute, Beijing100081, China 2)MaterialsandMetallurgySchool, InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology, Baotou014010, China 3)TheFirstSteelmakingPlant, AngangSteelCompanyLimited, Anshan114021, China ABSTRACT TheeffectsofCeontheinclusionsandtheimpacttoughnessof2Cr13 stainlesssteelwerestudiedbymetallographicex￾amination, scanningelectronmicroscope(SEM)andenergyspectrumanalysis.TheresultsshowthataddingCeintothesteelimproves theshapeandsizeofinclusions.Thefracturemodeof2Cr13 stainlesssteelistypicalcleavagefracture, butquasi-cleavageanddimple fractureafteraddingCeintothesteel, andthesphericalinclusionsofrareearthoxysulfideinthedimplearethemainfactorforthis transformation.Thetransverseimpacttoughnessof2Cr13 stainlesssteelisimprovedobviouslybyrareearth.Incomparisonwith2Cr13 stainlesssteelwithoutCe, thetransverseimpacttoughnessof2Cr13 stainlesssteelwithCeisincreased54.55% at-40℃. KEYWORDS stainlesssteel;rareearth;inclusions;impacttoughness 收稿日期:2009--08--31 基金项目:国家自然科学基金资助项目(No.50364001) 作者简介:刘 晓(1981— ), 男, 博士研究生;杨吉春(1963— ), 男, 教授, 博士, E-mail:yangjichun1963@163.com 2Cr13不锈钢是一种高合金马氏体型不锈耐热 钢 ,因具有高强度 、高韧性 、高耐蚀性 、抗氧化性和足 够的热强性 ,使其具有较好的综合力学性能而广泛 应用于汽轮发电机转子末级叶片、紧固螺栓及要求 有高抗蚀性 、高强韧性的容器和构件上 [ 1--4] .但是 , 在应用中构件的主要破坏形式是由于硫化物夹杂和 应力腐蚀等引起的脆性断裂 [ 5--6] .前人通过加入合 金元素来消除或减弱 2Cr13不锈钢的这些不利因素 已做过不少研究:徐文亮等在 2Cr13 钢中加入适量 Ni和 Mo合金元素 ,材料的抗拉强度和冲击功明显 提高, 具有较好的综合力学性能 [ 7] ;赵莉萍等研究 了含稀土元素 Y的 2Cr13不锈钢热变形后的组织 , 发现热变形后的板条马氏体得到了细化且具有一定 的方向性 [ 8] ,但并未对其力学性能做详细研究 . 鉴于目前稀土对 2Cr13不锈钢力学性能的影响 未见报道 ,本文通过加入微量稀土元素 Ce来处理 2Cr13不锈钢, 探索稀土对夹杂物的变质作用以及 稀土对 2Cr13马氏体不锈钢室温和低温冲击韧性的 影响 . 1 实验材料和方法 以大生产的 2Cr13 不锈钢连铸坯作为实验原 料,采用 25 kg真空感应炉熔炼.添加的稀土为稀土 金属丝(主要成分为 Ce, 纯度为 99.98%), 稀土加 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2010.05.020