第36卷增刊1 北京科技大学学报 Vol.36 Suppl.1 2014年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2014 精炼渣中A仙，O3含量对弹簧钢中夹杂物的影响 周 俐四，王向红 安徽工业大学治金与资源学院，马鞍山243002 ☒通信作者，E-mail:zhouli(@ahut.cdu.cn 摘要利用Factsage热力学软件，探讨Al,0,含量对Ca0-SiO2-Al,0,-Mg0系及Ca0-Si02-A,0,-Mn0系相图低熔点区 域的影响，可知在A山20，含量（质量分数）为15%时，对应的各相图中低熔点区域面积所占百分数最大：通过研究A山20含量 对弹簧钢中夹杂物的影响，表明随着精炼渣中A山，0，含量增加，钢中带有棱角的A山，0，夹杂物增多，钢中夹杂物分布变得相对 集中.在碱度为1.2，A山，0，含量为8%时，可将夹杂物控制在相图的低熔点区域内，此时对应夹杂物形貌多为球形，且尺寸约 为5um 关键词A山203：弹簧钢：低熔点区域：精炼渣；夹杂物 分类号TF703.6 Influence of Al,O:content on inclusions in spring steel ZHOU Li,WANG Xiang-hong School of Metallurgy and Resource,Anhui University of Technology,Ma'anshan 234002,China Corresponding author,E-mail:zhouli@ahut.edu.cn ABSTRACT The composition of inclusions in low melting point area of Cao-SiO2Al2O,-Mgo system and Cao-SiO2Al2O,-MnO sys- tem was analyzed by thermodynamic calculation,and the influence of Al,O,content on inclusions in steel was studied.It is found that, at the Al content of 15wt%,the corresponding low melting point area of phase diagram takes the largest percentage.The angular Al2O inclusions increase by the increase of Al2O content,and the distribution of inclusions in steel becomes relatively concentrated. In the basicity of 1.2 and the AlO content of 8wt%,the inclusions can be controlled in low melting point area of phase diagram,the corresponding shape of inclusions is spherical with the size of about 5 um. KEY WORDS Al2O,;spring steel:low melting point area:refining slag:inclusions 弹簧钢在工作中承受外界周期性交变应力，疲 性能十分有害B.本文选取硅锰脱氧的弹簧钢作 劳断裂是最主要的破坏形式.以钢中大颗粒脆性夹 为研究对象，首先借助Factsage热力学软件，探讨 杂物为疲劳源诱发的疲劳裂纹的扩展，最终导致弹 Al203含量对Ca0-Si02-Al,03-Mg0系及Ca0- 簧断裂是弹簧失效的主要原因之一.像A,0,这种 SiO2一Al,O3-Mn0系相图低熔点区域的影响，通过 既硬又难于变形的夹杂物是弹簧钢疲劳寿命缩短和 实验研究A山，O3含量对弹簧钢中夹杂物的影响 疲劳强度降低的主要原因-.目前在治炼高碳弹 簧钢过程中，根据不同脱氧剂选择不同的精炼渣系， 1A山，O3含量对相图低熔点区域的影响 对于A1脱氧的弹簧钢通常选用高碱度、高A山，O3含 量的精炼渣系，而对于硅锰脱氧的弹簧钢，则采用低 目前生产的弹簧钢对非金属夹杂物要求非常严 碱度、低A山，0，含量的精炼渣系，从而使弹簧钢生成 格，除了对非金属夹杂物的尺寸和数量有着严格的 低熔点塑性夹杂物.虽然在使用高碱度、高A山203 要求之外，对非金属夹杂物的性能要求越来越高，即 含量的精炼渣系脱硫效果明显，但是，钢中容易形成 要求钢中非金属夹杂物尽可能多的为变形能力较好 高熔点、难于变形的镁铝尖晶石等夹杂物，对弹簧钢 的塑性夹杂物6).对于用硅锰脱氧的弹簧钢，钢中 收稿日期：2013-10-23 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.s1.033:http:/jourals.ustb.edu.cn第 36 卷 增刊 1 2014 年 4 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 Suppl． 1 Apr． 2014 精炼渣中 Al2 O3 含量对弹簧钢中夹杂物的影响 周 俐，王向红 安徽工业大学冶金与资源学院，马鞍山 243002 通信作者，E-mail: zhouli@ ahut． edu． cn 摘 要 利用 Factsage 热力学软件，探讨 Al2O3 含量对 CaO--SiO2 --Al2O3 --MgO 系及 CaO--SiO2 --Al2O3 --MnO 系相图低熔点区 域的影响，可知在 Al2O3 含量( 质量分数) 为 15% 时，对应的各相图中低熔点区域面积所占百分数最大; 通过研究 Al2O3 含量 对弹簧钢中夹杂物的影响，表明随着精炼渣中 Al2O3 含量增加，钢中带有棱角的 Al2O3 夹杂物增多，钢中夹杂物分布变得相对 集中． 在碱度为 1. 2，Al2O3 含量为 8% 时，可将夹杂物控制在相图的低熔点区域内，此时对应夹杂物形貌多为球形，且尺寸约 为 5 μm． 关键词 Al2O3 ; 弹簧钢; 低熔点区域; 精炼渣; 夹杂物 分类号 TF703. 6 Influence of Al2O3 content on inclusions in spring steel ZHOU Li  ，WANG Xiang-hong School of Metallurgy and Ｒesource，Anhui University of Technology，Ma’anshan 234002，China Corresponding author，E-mail: zhouli@ ahut． edu． cn ABSTＲACT The composition of inclusions in low melting point area of CaO-SiO2-Al2O3-MgO system and CaO-SiO2-Al2O3-MnO sys￾tem was analyzed by thermodynamic calculation，and the influence of Al2O3 content on inclusions in steel was studied． It is found that， at the Al2O3 content of 15wt% ，the corresponding low melting point area of phase diagram takes the largest percentage． The angular Al2O3 inclusions increase by the increase of Al2O3 content，and the distribution of inclusions in steel becomes relatively concentrated． In the basicity of 1. 2 and the Al2O3 content of 8wt% ，the inclusions can be controlled in low melting point area of phase diagram，the corresponding shape of inclusions is spherical with the size of about 5 μm． KEY WOＲDS Al2O3 ; spring steel; low melting point area; refining slag; inclusions 收稿日期: 2013--10--23 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． s1． 033; http: / /journals． ustb． edu． cn 弹簧钢在工作中承受外界周期性交变应力，疲 劳断裂是最主要的破坏形式． 以钢中大颗粒脆性夹 杂物为疲劳源诱发的疲劳裂纹的扩展，最终导致弹 簧断裂是弹簧失效的主要原因之一． 像 Al2O3 这种 既硬又难于变形的夹杂物是弹簧钢疲劳寿命缩短和 疲劳强度降低的主要原因［1--2］． 目前在冶炼高碳弹 簧钢过程中，根据不同脱氧剂选择不同的精炼渣系， 对于 Al 脱氧的弹簧钢通常选用高碱度、高 Al2O3 含 量的精炼渣系，而对于硅锰脱氧的弹簧钢，则采用低 碱度、低 Al2O3 含量的精炼渣系，从而使弹簧钢生成 低熔点塑性夹杂物． 虽然在使用高碱度、高 Al2O3 含量的精炼渣系脱硫效果明显，但是，钢中容易形成 高熔点、难于变形的镁铝尖晶石等夹杂物，对弹簧钢 性能十分有害［3--5］． 本文选取硅锰脱氧的弹簧钢作 为研究对象，首先借助 Factsage 热力学软件，探讨 Al2O3 含 量 对 CaO--SiO2 --Al2O3 --MgO 系 及 CaO-- SiO2 --Al2O3 --MnO 系相图低熔点区域的影响，通过 实验研究 Al2O3 含量对弹簧钢中夹杂物的影响． 1 Al2O3 含量对相图低熔点区域的影响 目前生产的弹簧钢对非金属夹杂物要求非常严 格，除了对非金属夹杂物的尺寸和数量有着严格的 要求之外，对非金属夹杂物的性能要求越来越高，即 要求钢中非金属夹杂物尽可能多的为变形能力较好 的塑性夹杂物［6--7］． 对于用硅锰脱氧的弹簧钢，钢中