.178 北京科技大学学报 第35卷 异质形核核心，形成Cu外包硫化锰的复合夹杂物， g工业纯铁或16Mn钢的氧化铝坩锅（φ40mm×70 减少钢中C的偏析和固溶量，能够明显减轻钢中 mm)缓慢放入钼丝炉内，升温到1600℃待原料融 残余元素C!所带来的热加工质量问题，也可以有 化后，将纯铁皮包裹的锑粉、电解锰、FeS、SiC粉 效减轻C1在钢氧化层中的富集偏析以及浸润晶界 等分别加入钢液中，保温10min使之均匀化之后 现象9-.由此可见，在废钢去除残余元素目前 将钼丝炉断电，随炉冷却至1100℃，再保温20min 没有切实可行的办法时.从异质形核角度出发，找 后将坩锅取出，放入水中淬火，得到该温度下的淬 出能为残余元素提供异质形核核心的有用夹杂物， 火试样.各种试样成分见表1. 使残余元素在夹杂物上形核，进而通过改变夹杂物 表1试样的化学成分（质量分数） 的析出位置，间接改变残余元素的析出位置，从而 Table 1 Chemical compositions of samples % 使残余元素在钢中能弥散细小析出，不再在晶界偏 试样 C Si Mn S Sb Ti 总氧 聚，则可消除残余元素对钢性能的危害.本文即是 1 0.0030.010.150.0081.50 从异质形核角度出发，首先利用二维错配度理论预 2 0.1300.25 0.150.0081.49 0.0077 测硫化锰夹杂物与Sb在钢中不同析出相的匹配关 0.1200.341.340.2201.47 0.0130 0.1400.261.040.2201.48 0.0054 系，并在实验室条件下，通过实验观察Sb在钢中 0.1200.341.340.0300.19 0.0100 与硫化锰夹杂物的作用，进而探讨利用钢中硫化锰 0.1200.341.340.0300.200.030.0087 夹杂物促进Sb异质形核，减轻Sb高温氧化富集等 偏析对钢性能所造成危害的可行性 熔炼后的钢样经线切割、预磨和抛光后直接利 用光学显微镜(OM)观察硫化物的形貌与分布，在 1实验 配有能谱仪的扫描电镜下观察淬火温度下得到的激 实验采用锑粉（分析纯）、电解锰（纯度 冷试样中Sb的析出情况，进行夹杂物和Sb析出相 >98%)、FS(分析纯)和SiC粉（纯度>98%）为 的种类和成分分析.通过IMAGEJ图像处理软件 原料来调整实验钢成分，用工业纯铁为1、2和 计算钢样中硫化锰的当量直径（测定面积，然后换 4号试样原料，用16Mn钢为3、5和6号试样 算成直径)和面积分数，并统计硫化锰数量 原料.工业纯铁原料中C、Si、Mn、P和S的质 将实验钢加工成中10mm×10mm的试样放入 量分数分别为0.003%、0.010%、0.150%、0.012%和 箱式炉内在1100℃进行氧化处理，氧化时间分别 0.008%,其他成分参照纯铁国标规格.16Mn钢 为1800s和3600s.氧化后取出试样空冷至室温， 原料中C、Si、Mn、P和S的质量分数分别为 挑掉试样表面剥离的氧化层，经封装、打磨和抛光 0.12%、0.34%、1.34%、0.029%和0.03%，其他成分参 后用扫描电镜及能谱仪进行分析. 照16Mn钢国标规格 2实验结果与讨论 1号试样原料为工业纯铁，研究夹杂物较少时 2.1Fe-1.5%Sb合金中Sb的析出行为 钢中Sb的析出行为：2号试样是在1号试样基础 Fe1.5%Sb合金1100℃水冷试样(1号试样) 上添加SC粉脱氧，研究仅存在氧化物夹杂时钢中 中，扫描电镜能谱线扫描发现某些晶界有Sb峰突 Sb的析出行为；4号试样是在2号试样基础上添加 然增高现象，说明有Sb富集（如图1(a).晶界处 含和S,研究同时有氧化物和硫化锰夹杂物时 局部放大后观察到明显的Sb富集相沿晶分布（如 钢中Sb的析出行为；3号试样原料为16Mn钢，主 图1(b) 要成分与4号试样相同，所不同的是氧含量，目的 根据相图可知，Fe-1.5%Sb合金在1100℃时处 在于研究氧含量不同对MnS夹杂物形核及改善Sb 于Y-Fe单相区内，此时无含Sb相析出.随着温度 高温氧化富集行为的作用效果；5、6号试样降低了 的降低，由于含Sb相析出前基体中存在晶界，含 Sb含量，6号与5号相比添加了Ti元素，比较Ti $b相优先选择在晶界析出导致晶界处形成明显的 加入钢中变性MnS夹杂物后，钢中MnS夹杂物形 含Sb富集相.由此可知，Sb在Fe1.5%Sb合金体系 貌及改善Sb高温氧化富集行为的作用效果. 中，由于夹杂物较少，Sb的主要析出位置在晶界， 实验所用装置为高温钼丝炉，炉内通氩气保 钢中其他位置未发现有含Sb相析出.由于Sb的晶 护，用PtRh6-PtRh30热电偶配合FP93系列自动 界偏析和Sb富集相的存在，将不可避免的导致钢 程序控温仪控制炉温，控温精度士2℃.将装有200 脆化等问题