·848· 工程科学学报，第39卷，第6期 MS和锰铝硅酸盐.经La处理的TR2钢中出现了析 (b)所示.TR2钢中主要是以La,O,S和锰铝硅酸盐为 出温度高于1700℃的La,0,S和少量LaA10,夹杂.当 核心，MnS包裹在外层的复合夹杂，尺寸3um左右，呈 加入La和T处理后，TR3*钢中析出的夹杂物变成了 球形，如图2(c)所示.TR3钢中的复合夹杂核心除 MnS+La,0,S+LaAlO,+Ti,O,+锰铝硅酸盐.图2所 La202S和锰铝硅酸盐外，还含有钛的氧化物，形状与 示为扫描电镜下各实验钢中的典型夹杂微观形貌和成 TR2钢中的夹杂相同都为球形，如图2()所示.由此 分.可以看出，TRI中主要是长条状或球状的MnS夹 可知，各试样中由能谱分析得到的夹杂物种类与Fact- 杂和球状的锰铝硅酸盐复合夹杂，如图2(a)和图2 Sage软件计算的结果一致 0.09 (a) 009 0.08 0.08 0.07 0.07 0.06 MnS 0.06 MnS 0.04 0.04 0.03 0.03 La,O,S 0.02 Mn-Al-Si-0 0.02 0.01 0.01 Mn-AI-Si-0 LaAlO, 10001100120013001400150016001700.1800 100011001200130014001500160017001800 温度/℃ 温度℃ .09⊙ 0.08 0.07 0.06 MnS 0.05 0.04 0.03 LaO.S 0.02 0.01 Ti,O Mn-Al-Si-0 LaAlO; fb001100 1200130014001500160017001800 温度℃ 图1实验钢在冷却过程中夹杂物的种类和析出顺序.(a)TR1:(b)TR2:(c)TR3# Fig.1 Types and precipitated sequences of inclusions during cooling of tested steels:(a)TRI*:(b)TR2*:(c)TR3* 2.2实验钢显微组织 TR1钢，侧板条铁素体和块状铁素体在TR3钢中的数 图3所示为3组实验钢的锻后组织，从图中可以 量大幅减少 看出三组试样所得到的锻后组织均为弥散分布的块状 2.3实验钢冲击韧性 铁素体和珠光体组织，其中经钛稀土复合处理的TR3 表3所示为焊接热输入65kJ·cm'时各试样-20℃ 钢中的块状铁素体块最为细小.图4是各实验钢在焊 的夏比冲击功.从表中可以看出，与未进行焊接热影 接热输入为65kJ·cm条件下热模拟后的粗晶热影响 响区模拟的母材相比，3组试样的低温冲击韧性均有 区的金相组织.总的来看，3种试样的微观组织都是以 所降低.其中，TR1钢降低的幅度最大，下降了71%. 铁素体为主.T1钢中主要是粗大的晶界铁素体和从 TR2*钢的低温冲击功从149.5J降低为65.6J,相对母 晶界向晶内长大的侧板条铁素体，还有少量的块状铁 材降低了56%，较T1钢的冲击功有所改善.降幅最 小的T3钢的低温冲击韧性较母材仅降低了17%，且 素体，见图4(a).观察TR2钢和TR3钢中的组织，明 其冲击值155.3J比TR1钢母材的冲击值124J还要 显可以看出其中的晶界铁素体较TR1“钢中的要细小， 高.这表明钛稀土复合处理明显改善了C-Mn钢的焊 且由晶界铁素体勾勒出的晶粒尺寸也明显小很多 接热影响区低温冲击韧性，并且比稀土单独处理的冲 TR2钢中出现了一些晶内针状铁素体，侧板条铁素体 击性能提升效果更好 数量减少，块状铁素体尺寸也有所减小，见图4(b). 而TR3钢中在晶内明显可以看到很多以夹杂物为核 3实验结果讨论 心形成的晶内针状铁素体，并且这些针状铁素体更加3.1夹杂物分析 细小，在晶内也更加连锁交错，见图4（℃）.相对于 夹杂物的尺寸对针状铁素体的形成有较大影响.工程科学学报，第 39 卷，第 6 期 MnS 和锰铝硅酸盐． 经 La 处理的 TＲ2# 钢中出现了析 出温度高于 1700 ℃的 La2O2 S 和少量 LaAlO3夹杂． 当 加入 La 和 Ti 处理后，TＲ3# 钢中析出的夹杂物变成了 MnS + La2O2 S + LaAlO3 + Ti3O5 + 锰铝硅酸盐． 图 2 所 示为扫描电镜下各实验钢中的典型夹杂微观形貌和成 分． 可以看出，TＲ1# 中主要是长条状或球状的 MnS 夹 杂和球状的锰铝硅酸盐复合夹杂，如图 2 ( a) 和图 2 ( b) 所示． TＲ2# 钢中主要是以 La2O2 S 和锰铝硅酸盐为 核心，MnS 包裹在外层的复合夹杂，尺寸 3 μm 左右，呈 球形，如图 2 ( c) 所示． TＲ3# 钢中的复合夹杂核心除 La2O2 S 和锰铝硅酸盐外，还含有钛的氧化物，形状与 TＲ2# 钢中的夹杂相同都为球形，如图 2( d) 所示． 由此 可知，各试样中由能谱分析得到的夹杂物种类与 Fact￾Sage 软件计算的结果一致． 图 1 实验钢在冷却过程中夹杂物的种类和析出顺序 . ( a) TＲ1# ; ( b) TＲ2# ; ( c) TＲ3# Fig． 1 Types and precipitated sequences of inclusions during cooling of tested steels: ( a) TＲ1# ; ( b) TＲ2# ; ( c) TＲ3# 2. 2 实验钢显微组织 图 3 所示为 3 组实验钢的锻后组织，从图中可以 看出三组试样所得到的锻后组织均为弥散分布的块状 铁素体和珠光体组织，其中经钛稀土复合处理的 TＲ3# 钢中的块状铁素体块最为细小． 图 4 是各实验钢在焊 接热输入为 65 kJ·cm － 1条件下热模拟后的粗晶热影响 区的金相组织． 总的来看，3 种试样的微观组织都是以 铁素体为主． TＲ1# 钢中主要是粗大的晶界铁素体和从 晶界向晶内长大的侧板条铁素体，还有少量的块状铁 素体，见图 4( a) ． 观察 TＲ2# 钢和 TＲ3# 钢中的组织，明 显可以看出其中的晶界铁素体较 TＲ1# 钢中的要细小， 且由晶界铁素体勾勒出的晶粒尺寸也明显小很多． TＲ2# 钢中出现了一些晶内针状铁素体，侧板条铁素体 数量减少，块状铁素体尺寸也有所减小，见图 4 ( b) ． 而 TＲ3# 钢中在晶内明显可以看到很多以夹杂物为核 心形成的晶内针状铁素体，并且这些针状铁素体更加 细小，在晶内也更加连锁交错，见 图 4 ( c) ． 相 对 于 TＲ1# 钢，侧板条铁素体和块状铁素体在 TＲ3# 钢中的数 量大幅减少． 2. 3 实验钢冲击韧性 表3 所示为焊接热输入 65 kJ·cm－ 1时各试样 － 20 ℃ 的夏比冲击功． 从表中可以看出，与未进行焊接热影 响区模拟的母材相比，3 组试样的低温冲击韧性均有 所降低． 其中，TＲ1# 钢降低的幅度最大，下降了 71% ． TＲ2# 钢的低温冲击功从 149. 5 J 降低为 65. 6 J，相对母 材降低了 56% ，较 TＲ1# 钢的冲击功有所改善． 降幅最 小的 TＲ3# 钢的低温冲击韧性较母材仅降低了 17% ，且 其冲击值 155. 3 J 比 TＲ1# 钢母材的冲击值 124 J 还要 高． 这表明钛稀土复合处理明显改善了 C--Mn 钢的焊 接热影响区低温冲击韧性，并且比稀土单独处理的冲 击性能提升效果更好． 3 实验结果讨论 3. 1 夹杂物分析 夹杂物的尺寸对针状铁素体的形成有较大影响． · 848 ·