D0I:10.13374/h.issn1001-053x.2011.08.010 第33卷第8期 北京科技大学学报 Vol.33 No.8 2011年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2011 低碳微合金钢中Ti,O-MnS型复合夹杂对焊接热影响 区微观组织相变的影响 王学敏舒玮郑超超张小帆贺信莱 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 ☒通信作者，E-mail:xueminwang(@126.com 摘要对比分析了两种低碳微合金钢中夹杂物对焊接热影响区组织相变的影响.对实验钢中夹杂物的分布和尺寸进行观 察并在透射电镜下分析了夹杂物的选区衍射斑图样.采用热膨胀法结合金相分析建立了实验钢的连续冷却转变曲线(CCT曲 线)和等温转变曲线(TTT曲线).研究发现，Ti脱氧钢中夹杂物以尺寸小于3um的TiO-MS型球状复合夹杂为主，其中 T0核心有两种类型(Ti203和Ti,0).这类夹杂物具有诱导晶内针状铁素体形核的能力，针状铁素体优先在T0一MS型复 合夹杂界面上形核，从而导致T脱氧钢相对于A]脱氧钢的贝氏体相变开始温度升高，相变时间也明显提前. 关键词低碳微合金钢：氧化物夹杂；针状铁素体：相变：焊接；热影响区 分类号TG142.1 Effects of Ti,O-MnS complex inclusions on the microstructure phase transforma- tion of heat affected zone in the welding of low carbon microalloyed steels WANG Xue-min,SHU Wei,ZHENG Chao-ehao,ZHANG Xiao-fan,HE Xin-ai School of Materials Science and Engineering,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Corresponding author,E-mail:xueminwang@126.com ABSTRACT The effects of inclusions in two kinds of low carbon micro-alloy steels on the phase transformation of welding heat affect- ed zone were analyzed and compared.Inclusion distribution and size were observed and the selected area diffraction patterns (SADP) of inclusions were analyzed by transmission electron microscopy (TEM).The continuous cooling transformation curves (CCT)and iso- thermal cooling transformation curves (TTT)of the test steels were built by thermal expansion method and metallographic analysis.It is shown that the main inclusions in Ti-deoxidized steel are globular Ti,O-MnS compounds with the size smaller than 3 um,and the Ti,O cores have two types,TiO and TiO.These inclusions have the effect of inducing the nucleation of intragranular acicular ferrite.The acicular ferrite prefers to nucleate on the surface of Ti,O-MnS compounds in Ti-deoxidized steel,therefore,compared with that in Al- deoxidized steel,the bainite transformation temperature is increased and the transformation time is advanced obviously. KEY WORDS low carbon microalloyed steel:oxide inclusions:acicular ferrite:phase transformations;welding:heat affected zone 氧化物治金技术最早起源于20世纪90年代， 的焊接性，特别适合进行大线能量焊接，其焊接热影 日本学者习利用钢液凝固过程中形成的均匀分 响区的低温冲击韧性被显著改善，生产成本也大大 布、尺寸适中的高熔点氧化物夹杂能够在焊接热循 降低.各国学者B对上述技术的治炼工艺、夹杂物 环过程中有效诱导晶内针状铁素体(IAF)形核长大 特征及焊接热影响区组织等进行了大量实验研究， 的特点，进一步分割细化长大粗化了的焊接热影响 但对夹杂物与组织相变的关系还缺乏系统的分析， 区微观组织，从而达到改善焊接热影响区低温冲击 需进一步研究 韧性的目的.采用氧化物治金技术的钢种具有优良 本文从试样静态连续冷却转变曲线(CCT)、等 收稿日期：2010-1008 基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2008AA03Z501)第 33 卷 第 8 期 2011 年 8 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 33 No． 8 Aug． 2011 低碳微合金钢中 Tix O--MnS 型复合夹杂对焊接热影响 区微观组织相变的影响 王学敏 舒 玮 郑超超 张小帆 贺信莱 北京科技大学材料科学与工程学院，北京 100083  通信作者，E-mail: xueminwang@ 126． com 摘 要 对比分析了两种低碳微合金钢中夹杂物对焊接热影响区组织相变的影响． 对实验钢中夹杂物的分布和尺寸进行观 察并在透射电镜下分析了夹杂物的选区衍射斑图样． 采用热膨胀法结合金相分析建立了实验钢的连续冷却转变曲线( CCT 曲 线) 和等温转变曲线( TTT 曲线) ． 研究发现，Ti 脱氧钢中夹杂物以尺寸小于 3 μm 的 TixO--MnS 型球状复合夹杂为主，其中 TixO 核心有两种类型( Ti2O3 和 Ti3O5 ) ． 这类夹杂物具有诱导晶内针状铁素体形核的能力，针状铁素体优先在 TixO--MnS 型复 合夹杂界面上形核，从而导致 Ti 脱氧钢相对于 Al 脱氧钢的贝氏体相变开始温度升高，相变时间也明显提前． 关键词 低碳微合金钢; 氧化物夹杂; 针状铁素体; 相变; 焊接; 热影响区 分类号 TG142. 1 Effects of TixO-MnS complex inclusions on the microstructure phase transforma￾tion of heat affected zone in the welding of low carbon microalloyed steels WANG Xue-min ，SHU Wei，ZHENG Chao-chao，ZHANG Xiao-fan，HE Xin-lai School of Materials Science and Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China  Corresponding author，E-mail: xueminwang@ 126． com ABSTRACT The effects of inclusions in two kinds of low carbon micro-alloy steels on the phase transformation of welding heat affect￾ed zone were analyzed and compared． Inclusion distribution and size were observed and the selected area diffraction patterns ( SADP) of inclusions were analyzed by transmission electron microscopy ( TEM) ． The continuous cooling transformation curves ( CCT) and iso￾thermal cooling transformation curves ( TTT) of the test steels were built by thermal expansion method and metallographic analysis． It is shown that the main inclusions in Ti-deoxidized steel are globular TixO-MnS compounds with the size smaller than 3 μm，and the TixO cores have two types，Ti2O3 and Ti3O5 ． These inclusions have the effect of inducing the nucleation of intragranular acicular ferrite． The acicular ferrite prefers to nucleate on the surface of TixO-MnS compounds in Ti-deoxidized steel，therefore，compared with that in Al￾deoxidized steel，the bainite transformation temperature is increased and the transformation time is advanced obviously． KEY WORDS low carbon microalloyed steel; oxide inclusions; acicular ferrite; phase transformations; welding; heat affected zone 收稿日期: 2010--10--08 基金项目: 国家高技术研究发展计划资助项目( 2008AA03Z501) 氧化物冶金技术最早起源于 20 世纪 90 年代， 日本学者［1--2］利用钢液凝固过程中形成的均匀分 布、尺寸适中的高熔点氧化物夹杂能够在焊接热循 环过程中有效诱导晶内针状铁素体( IAF) 形核长大 的特点，进一步分割细化长大粗化了的焊接热影响 区微观组织，从而达到改善焊接热影响区低温冲击 韧性的目的． 采用氧化物冶金技术的钢种具有优良 的焊接性，特别适合进行大线能量焊接，其焊接热影 响区的低温冲击韧性被显著改善，生产成本也大大 降低． 各国学者［3--8］对上述技术的冶炼工艺、夹杂物 特征及焊接热影响区组织等进行了大量实验研究， 但对夹杂物与组织相变的关系还缺乏系统的分析， 需进一步研究． 本文从试样静态连续冷却转变曲线( CCT) 、等 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2011.08.010