540 工程科学学报，第43卷，第4期 (a) -1873 K liquidus 40 6 -1873 K liquidus 40 (M w(CaO)/% 40 w(Mg 20 20 60 60 0 田喝 40 60 80 100 40 60 80 100 W(ALO:% 1w(A2O3)/% (c) -1873 K liquidus 40 (CaO)/% 40 W(M 9 60 00 9线 40 60 80 w(Al2O3)/9% 图4不同总氧含量实验钢中氧化物夹杂物成分分布.(a)1号钢：(b)2号钢：(c)3号钢 Fig.4 Composition distribution of oxide inclusions in different total oxygen content steels:(a)Steel No.1;(b)Steel No.2;(c)Steel No.3 分基本一致，主要都是集中在A2O3附近，除纯 3分析与讨论 Al2O3夹杂物外，都是高Al2O3含量的Mg0-Al2O3、 3.1总氧含量对钢中夹杂物数量密度的影响 CaO-Al2O,(-MgO)复合夹杂物，并且除个别夹杂 根据表1及表2数据作图，如图5所示为获得 物外，Al2O3的质量分数基本在85%以上，Ca0和 的试样钢总氧含量与氧化物夹杂数量密度的关 Mg0的质量分数基本在10%以下 系.可以看出，随着氧含量的降低，单位面积上氧 2.3钢中氧化物夹杂数量密度 化物夹杂的数量大幅度减少，总氧质量分数为 根据Aspex扫描电镜分析结果，经统计计算获 0.0013%的实验钢中，单位面积上氧化物夹杂数量 得各试样钢中不同尺寸范围(5~10m、10~15m、 达到了1.69mm2,总氧质量分数为0.0010%的实 15~20μm,≥20m)非金属氧化物夹杂的数量密 验钢中，单位面积上氧化物夹杂数量为0.83mm2, 度，见表2.根据成分各粒级下夹杂物基本还是以 减少一半数量，而总氧质量分数为0.0005%的实验 高A1,O3的复合夹杂物为主，其中Mg0-Al2O3尖 钢中，单位面积上氧化物夹杂的数量只有0.07mm2, 品石类夹杂相对较少.由表2可以看出，绝大多数 夹杂物数量实现大幅度降低 氧化物夹杂尺寸都在15um以下，数量密度在 随着总氧含量的降低，氧化物夹杂物数量减 0.07~1.59mm2,占比80%以上，而尺寸≥15um的 小最明显的为5~10m的小尺寸夹杂物，而大尺 夹杂物数量密度在0~0.16mm2,大尺寸夹杂物数 寸氧化物夹杂降低相对较小，并且不是特别明显， 量相对较少.三炉不同总氧含量实验钢在电镜下 尤其是从0.0013%降低到0.0010%，这可能与大尺 观察到的夹杂物数量密度变化比较明显，考虑到 寸夹杂物数量相对较少，统计学意义上可靠性相 三炉实验钢冶炼时脱氧等工艺一致，三炉实验钢 对较低有关. 中自由氧含量差别不大，总氧含量的差异可能主 32总氧含量对钢中夹杂物分布的影响 要源自于氧化物夹杂的多少，这可能是检测三炉 根据Aspex扫描电镜统计出的数据，利用夹杂 实验钢夹杂物差别的原因 物在坐标轴上的位置绘制各实验钢中氧化物夹杂 二维分布图，如图6所示.从图中可以看出，随着 表2实验钢中氧化物夹杂数量密度 总氧含量的降低，夹杂物数量明显减少，在相同大 Table 2 Number density of oxide inclusions in test steels mm 小视场中，总氧含量高的氧化物夹杂物数量多且 Steel No.5-10 um 10-15 um 15-20 um 20 Hm Total 分布密集，随着总氧含量降低，视场中氧化物夹杂 1 1.47 0.12 0.03 0.07 1.69 物的数量减少且分布稀疏. 2 0.54 0.13 0.12 0.04 0.83 3.3总氧含量对钢中夹杂物尺寸的影响 0.06 0.01 0 0 0.07 从3.1节分析可知，总氧含量对小尺寸夹杂物分基本一致 ，主要都是集中在 Al2O3 附近 ，除纯 Al2O3 夹杂物外，都是高 Al2O3 含量的 MgO–Al2O3、 CaO–Al2O3 (–MgO) 复合夹杂物，并且除个别夹杂 物外，Al2O3 的质量分数基本在 85% 以上，CaO 和 MgO 的质量分数基本在 10% 以下. 2.3    钢中氧化物夹杂数量密度 根据 Aspex 扫描电镜分析结果，经统计计算获 得各试样钢中不同尺寸范围（5～10 μm、10～15 μm、 15～20 μm，≥20 μm）非金属氧化物夹杂的数量密 度，见表 2. 根据成分各粒级下夹杂物基本还是以 高 Al2O3 的复合夹杂物为主，其中 MgO–Al2O3 尖 晶石类夹杂相对较少. 由表 2 可以看出，绝大多数 氧化物夹杂尺寸都 在 15 μm 以下 ，数量密度 在 0.07～1.59 mm–2，占比 80% 以上，而尺寸≥15μm 的 夹杂物数量密度在 0～0.16 mm–2，大尺寸夹杂物数 量相对较少. 三炉不同总氧含量实验钢在电镜下 观察到的夹杂物数量密度变化比较明显，考虑到 三炉实验钢冶炼时脱氧等工艺一致，三炉实验钢 中自由氧含量差别不大，总氧含量的差异可能主 要源自于氧化物夹杂的多少，这可能是检测三炉 实验钢夹杂物差别的原因. 表 2 实验钢中氧化物夹杂数量密度 Table 2   Number density of oxide inclusions in test steels mm–2 Steel No. 5–10 μm 10–15 μm 15–20 μm ≥20 μm Total 1 1.47 0.12 0.03 0.07 1.69 2 0.54 0.13 0.12 0.04 0.83 3 0.06 0.01 0 0 0.07 3    分析与讨论 3.1    总氧含量对钢中夹杂物数量密度的影响 根据表 1 及表 2 数据作图，如图 5 所示为获得 的试样钢总氧含量与氧化物夹杂数量密度的关 系. 可以看出，随着氧含量的降低，单位面积上氧 化物夹杂的数量大幅度减少 ，总氧质量分数为 0.0013% 的实验钢中，单位面积上氧化物夹杂数量 达到了 1.69 mm–2，总氧质量分数为 0.0010% 的实 验钢中，单位面积上氧化物夹杂数量为 0.83 mm–2 ， 减少一半数量，而总氧质量分数为 0.0005% 的实验 钢中，单位面积上氧化物夹杂的数量只有 0.07 mm–2 ， 夹杂物数量实现大幅度降低. 随着总氧含量的降低，氧化物夹杂物数量减 小最明显的为 5～10 μm 的小尺寸夹杂物，而大尺 寸氧化物夹杂降低相对较小，并且不是特别明显， 尤其是从 0.0013% 降低到 0.0010%，这可能与大尺 寸夹杂物数量相对较少，统计学意义上可靠性相 对较低有关. 3.2    总氧含量对钢中夹杂物分布的影响 根据 Aspex 扫描电镜统计出的数据，利用夹杂 物在坐标轴上的位置绘制各实验钢中氧化物夹杂 二维分布图，如图 6 所示. 从图中可以看出，随着 总氧含量的降低，夹杂物数量明显减少，在相同大 小视场中，总氧含量高的氧化物夹杂物数量多且 分布密集，随着总氧含量降低，视场中氧化物夹杂 物的数量减少且分布稀疏. 3.3    总氧含量对钢中夹杂物尺寸的影响 从 3.1 节分析可知，总氧含量对小尺寸夹杂物 (b) w(CaO)/% w(MgO)/% 40 60 80 100 0 20 40 1873 K liquidus w(Al2O3 )/% 40 60 w(CaO)/% w(MgO)/% 40 60 80 100 0 20 40 w(Al2O3 )/% 40 60 (c) 1873 K liquidus (a) w(CaO)/% w(MgO)/% 40 60 80 100 0 20 40 w(Al2O3 )/% 40 60 1873 K liquidus 图 4    不同总氧含量实验钢中氧化物夹杂物成分分布. （a）1 号钢；（b）2 号钢；（c）3 号钢 Fig.4    Composition distribution of oxide inclusions in different total oxygen content steels: (a) Steel No.1; (b) Steel No.2; (c) Steel No.3 · 540 · 工程科学学报，第 43 卷，第 4 期