D0I:10.13374/j.issn1001053x.2001.03.04 第23卷第3期 北 京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 硫在Ti-F钢中的作用 胡晓军 方克明 李福燊 周国治 北京科技大学冶金学院，北京100083 摘要作为F钢成分设计的基本思想是将钢中间隙固溶的C,N原子完全清除.但通过热力 学分析和对析出物的TEM分析表明，由于碳硫析出物的存在，S在固定C原子方面起到了积极 的作用.据此，保持钢中适度的S/C比，可充分发挥S的作用，以形成有利的固定C的产物. 关罐词TiHF钢；硫；Ti,CzS 分类号TF111.18;TF762.8 F钢成分设计的基本思想是在超低碳钢中 [Mn]+[S]=MnS (3) 加入适量的碳氯化物元素（主要是T),使钢中 [Ti]+[c]=Tic (4) 的C,N原子完全被固定，而钢中没有间隙固溶 [T]+N刈]=TN (5) 的C,N原子.大量研究表明，Ti-F钢中固定C, [AI]+[N]=AIN (6 N原子的产物主要有TN,TiC,TiCS,等析出物， 由于P钢钢质纯净，溶质元素及其析出物 另外钢中还可能有TiS,MS,AlN等析出物P- 的量都很少，所以由它们和基体元素构成的溶 其中碳硫化合物的发现，使人们认识到S对于 体可以被看作是接近无限稀的溶液.在后面的 固定C有一定的积极作用.因此，深人了解$在 分析中，各元素的活度可用浓度来替代.根据各 T-F钢中的作用，对合理设计F钢的成分，获 种元素析出物在钢中不同的溶解度随温度的变 得更优良性能的材料具有积极的意义， 化关系，可以判断不同条件下它们的稳定性顺 序，从而计算出该温度条件下析出物类型及析 1热力学分析 出量.改变温度及组元含量，可分析它们对整个 Ti-F钢可被看作是由基体元素Fe与溶质 析出过程的影响.计算采用的各析出物在钢中 元素C,N,S,Ti,Mn,P,Si等元素组成的溶体.在冶 的溶解度随温度变化的函数关系表达式见表1. 炼及随后的加工过程中，随着温度的降低，溶体 选用的Ti-F钢基本成分为（质量分数，%）：N一 的溶解度将降低，当溶解量大于该状态的溶解 0.003,C-0.004,Mn0.15,S0.006,P0.009,Ti 度时，将会有第二相粒子析出，剩余部分仍处于 0.07,A0.04,Si<0.03. 固溶状态.这里，对平衡条件下（只考虑温度变 图1和图2显示了S含量（质量分数）在 化且温度变化过程无限缓慢)元素的固溶及析 0.04%的范围内钢中主要元素的固溶量和析出 出过程进行分析，虽然平衡条件与实际过程还 表1各种析出物在钢中的溶解度随温度变化的函数表达式 有一定差别，但对认识这些元素在实际过程中 Table 1 Functions of the solubility of precipitates in steel 的固溶及析出规律仍具有重要的指导意义， along with temperature 在T-F钢中，含硫析出物及其他相关析出 析出物 溶解度函数表达式 物可能有TiS,Ti,CS,MnS,TiC,TiN,AIN等，它们 Tis 1 gW:mW:sf=-16550/T+6.75 的生成反应为： TiC2S2 1gwmw简w箭-15310/T+6.03 MnS [Ti]+[S]=TiS (1) 1gwojWts--11625/T+5.02 Tic 1gwmWc=-7000/T+2.75 [+2g+S]=4TcS, (2) 1g4mMa=-2575/T+1.65 lgwmmiW:c.=-9575/T+4.40 收稿日期200102-27胡晓军男，29岁，讲师，博士 TN 1 BWijWixi产-13850/T+4.01 *教育部博士点专项基金QNo.97000817) AIN 1gwAw3=-6770/T+1.03第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 的 饱 】脚牙 、 乞 仙 硫在 钢 中的作用 胡晓军 方 克 明 李福染 周 国治 北京科技大学冶金学院 ，北京 摘 要 作为 钢成分设计的基本思想是将钢 中间隙固溶的 ， 原子完全清除 但通过热力 学分析和对析 出物的几 分析表明 ， 由于碳硫析 出物的存在 ， 在固定 原子方面起到了积极 的作用 据此 ， 保持钢 中适度 的 比 ， 可充分发挥 的作用 ， 以形成有利 的固定 的产物 关扭询 钢 硫 几 分类号 开 钢成分设计的基本思想是在超低碳钢中 加人适量 的碳氮化物元素 主要是 ， 使钢 中 的 ， 原子完全被周定 ， 而钢 中没有 间隙固溶 的 万原子 大量研究表明 ， 田铆中固定 ， 原子 的产物主要有 训 ” ，欢 书 等析出物 ， 另外钢 中还可能有 邢 ， 腼 ， 周以 等析出物问 其 中碳硫化合物 的发现 ， 使人们认识到 对于 固定 有一定 的积极作用 ， 因此 ， 深人 了解 在 皿 正 钢 中的作用 ， 对合理设计 钢的成分 ， 获 得更优 良性能的材料具有积极的意义 热力学分析 钢可被看作是 由基体元素 与溶质 元素 ，，，， ，， 等元素组成 的溶体 在冶 炼及随后 的加工过程 中 ， 随着温度的降低 ， 溶体 的溶解度将降低 ， 当溶解量大于该状态 的溶解 度时 ， 将会有第二相粒子析出 ， 剩余部分仍处于 固溶状态 这里 ， 对平衡条件下 只考虑温度变 化且温度变化过程无限缓慢 元素的 固溶及析 出过程进行分析 ， 虽 然平衡条件与实 际过程还 有一定差别 ， 但对认识这些元素在实际过程 中 的固溶及析 出规律仍具有重要 的指导意义 在 钢 中 ， 含硫析 出物及其他相关析 出 物可 能有 ，几 ， ， ， ， 等 ， 它们 的生成反应 为 压如」 口】 』 闪‘ 肠 ‘ 卜 伽』 创 由于 企 钢钢质纯净 ， 溶质元素及其析 出物 的量都很少 ， 所似 由它们和基体元素构成 的溶 体可以被看作是接近无限稀 的溶液 在后 面 的 分析中 ， 各元素的活度可用浓度来替代 根据各 种元素析出物在钢 中不 同的溶解度随温度 的变 化关系 ， 可 以判断不 同条件下 它 们 的稳定性顺 序 ， 从而计算 出该温度条件下析 出物类型及析 出量 改变温度及组元含量 ， 可分析它们对整个 析 出过程 的影 响 计算采用 的各析 出物在钢 中 的溶解度随温度变化的 函数关系表达式见表 选用 的 钢基本成分为 质量分数 ， ‘ ， 一习 ， 卜 ， 一刁 ， 一刃 ， 一 ， 一刃 ， 图 和 图 显示 了 含量 质量分数 在 的范 围 内钢 中主要元素的 固溶量 和 析 出 衰 各种析出物在钢中的溶解度随沮度变化的函数裹达式 】 山 如 ， 邝 析出物 公 溶解度函数表达式 。二卜 告〔 卜 合【 卜专 二 收稿 日期 加 刁 一 胡晓军 男 ， 岁 ， 讲师 ， 博士 教育部博士点专项基金困 酬 。。 两 〕 一 酬阴洲留 留二 一 叫 〕 尸一 〔” 〕 、 一 了斗 〔 习 广一 口的 户一 了斗 ” 〕 困产一 了斗 〕产 一 尹、少 ‘ 、、 姗你 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．2001．03．048