962 工程科学学报，第43卷，第7期 O的含量大为降低，氧的质量分数大多已在20× 的抗拉强度超出标准，为550MPa,延伸率略低于 106左右甚至以下.因此考察弱脱氧对钢材质量 标准，为21%.原因是其碳的质量分数达到0.204%， 与性能的影响尤为必要.试验用钢的力学性能测 已接近上限.其余试验钢性能均已达到D级钢水 试结果见表2.表中第一行为CCS规范要求，两轮 平(B级只要求0℃冲击试验).所有试验钢的冷 试验用钢的试样厚度分别为5mm和7mm.结果 弯性能全部合格.该结果说明，即使是弱脱氧钢， 表明，仅第一轮氧的质量分数为20×106的一炉钢 性能也完全能满足规范要求 表2试验用钢的机械性能 Table 2 Mechanical properties of experimental steels Transverse impact energy/J Lengthways impact energy/J Test steels Tensile strength/MPa Yield strength/MPa Elongation/ 0℃ -20℃ 0℃ -20℃ CCS ≥235 400-520 ≥22 ≥18/22.5* ≥13.3/16.7** 1-1-1-5 280-435 405-550 21-34.5 50-81 40-78 22-39 25-39 2-1-2-19 290-385 410-460 25-39 59-199 33-195 33-99 20-80 Note:represents transverse impact for steels with 5mm/7mm thickness,represents lengthways impact for steels with 5 mm/7 mm thickness. 2.3试验钢的夹杂物分析结果 2.4腐蚀性能试验结果 试验钢中的夹杂物主要是氧化物和硫化物夹 第一轮炼钢样品的周浸试验时间为20d,第二 杂，个别炉次的硫化物夹杂较多.氧质量分数较高 轮为30d.腐蚀性能测定结果见图1~图2 的钢氧化铝夹杂较少，多见硅酸盐夹杂，且以铁锰 由图1可看出，第一轮试验中，平均腐蚀率、 硅酸盐居多，高温轧制时易变形呈长条状，其中硅 平均点蚀深度和最大点蚀深度都呈明显的下降趋 氧质量分数都较高的，硅酸盐夹杂更多一些.氧质 势，这说明，试验钢的腐蚀量随钢中氧的质量分数 量分数较低的，则有少量氧化铝夹杂，硅酸盐夹杂 数量较少.第一轮炼钢夹杂物的评级结果如表3 增加而下降.第二轮试验的炉次较多，其数据点分 所示，试验钢从1-1到1-5氧的质量分数逐渐增加. 布有明显的分散性，但仍表现出了与第一轮试验 相似的规律.从图2可以看出，平均腐蚀率随钢中 表3试验钢的非金属夹杂物评级 氧质量分数增加略有下降，但不明显，点蚀深度下 Table 3 Determination of the content of nonmetallic inclusions in test 降的比较明显.多年前，有人将原美制登陆舰、中 steels 山舰的船体用沸腾钢分别与现代生产的镇静钢进 B C D Test steels 行过对比挂片试验，获得了与上述结果相同的规 Fine Coarse Fine Coarse Fine Coarse Fine Coarse 律，即平均腐蚀率相差不大，而沸腾钢的点蚀速度 1-1 3.502000 00 明显低于镇静钢-此外，第二轮试验数据的分 1-2 1 0 000.5000 散性也说明有进一步优化的必要与可能 1-3 0.5 0 1.50 0 0 0.50.5 在腐蚀试验中，由于钢表面在空气中形成有 14 1.5 0 20 0 0 0 氧化膜，导致入水后初始电位较正，显著高于其点 1-5 3-3.5 0 0 0 1.5 0 0.5 0 蚀电位，从而诱发点蚀，几分钟后就可出现肉眼可 55 1.8r 2.4 (b) 1.6 (c) Polynomial fitting curve 2.0 Polynomial fitting curve 1.4 4.5 12 -1.0 3.5 o 02030405060 0.4 70 02030405060 70 0.402030.40.5060 70 Mass fraction of oxygen/10 Mass fraction of oxygen/10 Mass fraction of oxygen/10 图1第一轮试验中钢的腐蚀与氧含量的关系.()平均腐蚀率：(b)平均点蚀深度：(c)最大点蚀深度 Fig.I Relationship between corrosion and mass fraction of oxygen in the first test:(a)average corrosion rate;(b)average pit depth;(c)maximum pit depthO 的含量大为降低，氧的质量分数大多已在 20× 10−6 左右甚至以下. 因此考察弱脱氧对钢材质量 与性能的影响尤为必要. 试验用钢的力学性能测 试结果见表 2. 表中第一行为 CCS 规范要求，两轮 试验用钢的试样厚度分别为 5 mm 和 7 mm. 结果 表明，仅第一轮氧的质量分数为 20×10−6 的一炉钢 的抗拉强度超出标准，为 550 MPa，延伸率略低于 标准，为 21%. 原因是其碳的质量分数达到 0.204%， 已接近上限. 其余试验钢性能均已达到 D 级钢水 平（B 级只要求 0 ℃ 冲击试验）. 所有试验钢的冷 弯性能全部合格. 该结果说明，即使是弱脱氧钢， 性能也完全能满足规范要求. 表 2 试验用钢的机械性能 Table 2   Mechanical properties of experimental steels Test steels Tensile strength/MPa Yield strength/MPa Elongation/% Transverse impact energy/J Lengthways impact energy/J 0 ℃ −20 ℃ 0 ℃ −20 ℃ CCS ≥ 235 400–520 ≥22 ≥18/22.5* ≥13.3/16.7** 1-1–1-5 280–435 405–550 21–34.5 50–81 40–78 22–39 25–39 2-1–2-19 290–385 410–460 25–39 59–199 33–195 33–99 20–80 Note: * represents transverse impact for steels with 5 mm/7 mm thickness; ** represents lengthways impact for steels with 5 mm/7 mm thickness. 2.3    试验钢的夹杂物分析结果 试验钢中的夹杂物主要是氧化物和硫化物夹 杂，个别炉次的硫化物夹杂较多. 氧质量分数较高 的钢氧化铝夹杂较少，多见硅酸盐夹杂，且以铁锰 硅酸盐居多，高温轧制时易变形呈长条状，其中硅 氧质量分数都较高的，硅酸盐夹杂更多一些. 氧质 量分数较低的，则有少量氧化铝夹杂，硅酸盐夹杂 数量较少. 第一轮炼钢夹杂物的评级结果如表 3 所示，试验钢从 1-1 到 1-5 氧的质量分数逐渐增加. 表 3 试验钢的非金属夹杂物评级 Table 3   Determination of the content of nonmetallic inclusions in test steels Test steels A B C D Fine Coarse Fine Coarse Fine Coarse Fine Coarse 1-1 3.5 0 2 0 0 0 0 0 1-2 1 0 0 0 0.5 0 0 0 1-3 0.5 0 1.5 0 0 0 0.5 0.5 1-4 1.5 0 2 0 0 0 0 0 1-5 3–3.5 0 0 0 1.5 0 0.5 0 2.4    腐蚀性能试验结果 第一轮炼钢样品的周浸试验时间为 20 d，第二 轮为 30 d. 腐蚀性能测定结果见图 1～图 2. 由图 1 可看出，第一轮试验中，平均腐蚀率、 平均点蚀深度和最大点蚀深度都呈明显的下降趋 势，这说明，试验钢的腐蚀量随钢中氧的质量分数 增加而下降. 第二轮试验的炉次较多，其数据点分 布有明显的分散性，但仍表现出了与第一轮试验 相似的规律. 从图 2 可以看出，平均腐蚀率随钢中 氧质量分数增加略有下降，但不明显，点蚀深度下 降的比较明显. 多年前，有人将原美制登陆舰、中 山舰的船体用沸腾钢分别与现代生产的镇静钢进 行过对比挂片试验，获得了与上述结果相同的规 律，即平均腐蚀率相差不大，而沸腾钢的点蚀速度 明显低于镇静钢[18−19] . 此外，第二轮试验数据的分 散性也说明有进一步优化的必要与可能. 在腐蚀试验中，由于钢表面在空气中形成有 氧化膜，导致入水后初始电位较正，显著高于其点 蚀电位，从而诱发点蚀，几分钟后就可出现肉眼可 10 20 30 40 50 60 70 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 5.5 (a) 10 20 30 40 50 60 70 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 Polynomial fitting curve Polynomial fitting curve (b) 0.4 0.8 1.2 1.6 2.0 2.4 (c) Average corrosion rate/(mm·a−1 ) Average pit depth/mm Maximum pit depth/mm Mass fraction of oxygen/10−6 Mass fraction of oxygen/10−6 10 20 30 40 50 60 70 Mass fraction of oxygen/10−6 图 1    第一轮试验中钢的腐蚀与氧含量的关系. （a）平均腐蚀率；（b）平均点蚀深度；（c）最大点蚀深度 Fig.1    Relationship between corrosion and mass fraction of oxygen in the first test: (a) average corrosion rate; (b) average pit depth; (c) maximum pit depth · 962 · 工程科学学报，第 43 卷，第 7 期