·578 北京科技大学学报 第32卷 70 按照上述的统计计算标准，采用扫描电镜 % 2.44 (SM统计分析夹杂物的尺寸、类型及对铁素体诱 50 圆A类第1种形式 24.23 导析出的情况，统计了六炉组织完全为铁素体珠 A类第2种形式 40 田B类第1种形式 光体的炉次和两炉含有部分粒状贝氏体组织炉次的 30 回B类第2种形式 20.54 ☑B类第3种形式 试样中夹杂物的诱导能力.统计分析结果如表1所 20 C类第】种形式 示，表中统计了六类夹杂物诱导铁素体析出的能力 10 17.11 34.23 2.44 指数.由表可见，所有的夹杂物均有诱导铁素体析 C 出的能力，诱导析出的现象在试样中普遍存在，并不 类型 是只有某一种特定的夹杂物才具有这种现象.但 图2夹杂物诱导品内铁素体析出的六种形式的比例 Fg 12 Proporion of six foms of incusin_induced intrgranlar 是，不同类型夹杂物诱导铁素体析出的能力有明显 ferrite 的差异，其中，TO-AQ-MOMS类夹杂诱导 素体个数为的夹杂物的个数，N为B类诱导的夹 能力最强，AQ最弱.冷却条件由炉冷变为空冷 杂物个数，N为C类诱导的夹杂物个数，N为统计 时，各类型夹杂物的诱导能力指数有所增加，但这个 的夹杂物总数 差异远没有夹杂物类型带来的差异大 表1不同类型夹杂物诱导品内铁素体析出能力指数 Table 1 Ability index of diffe rent tpes of inc lusons nducing intragrnular femite 诱导能力指数 冷却方式 A03 TN-MnS AJO-MnS TN MnS TiQ-A]0 -MnO-MnS 炉冷 0.位 074 0.80 079 095 1.41 空冷 0.68 086 0.83 0.89 1.01 形成针状铁素体组织 3.2夹杂物诱导铁素体析出机理探讨 物尺寸与其诱导铁素体析出能力指数的关系，如 夹杂物诱导铁素体析出的现象己由很多治金工 图1所示.由图可见，对于MnS AJO、A!O°MS 作者研究和证实，但是关于其诱导析出机理，目前没 TN和TNMS夹杂，随尺寸的增加，诱导能力总体 有统一的解释，争议颇多.对夹杂物诱导铁素体现 上变化不大，尺寸为2~4μm和大于6μ时诱导能 象的解释有多种理论，如应力应变理论、贫M区 力指数较大.由于夹杂物尺寸增大，其危害性增加 理论、惰性界面理论和形核匹配理论【.本文通 因此认为这类夹杂物的尺寸为2~4μ时最合适. 过实验研究发现，单一的理论难以解释所有的诱导 TA-Mm-O的诱导能力指数与其尺寸大小关系 现象，分析认为诱导现象的形成机理应该是多种因 很大，随着尺寸增大，诱导能力显著增加，明显高于 素综合作用的结果 其他类型的夹杂物，尺寸为4~6μ时诱导能力达到 根据实验的统计分析结果，所有的夹杂物都有 峰值.在本实验条件下，Ti-AHMn-OS复合夹杂物 诱导现象，即使不含任何的M口S等元素，这显然是 是诱导铁素体析出最有效的夹杂物，控制其尺寸为 贫M区理论所不能够解释的，但这可以从应力应 4~6μ四能够充分发挥其诱导晶内铁素体析出的 变理论进行解释，在夹杂物与钢基体间相邻区域中 作用. 存在着剪应力，促进了晶内铁素体析出.统计分析 得出TQ-A!Q-MrO-MnS类夹杂物具有最强 2.0r -MnS 的诱导能力，这不仅由于有应力、惰性界面能的作 1.6 -AL,D·MnS 用，还具有贫锰区的形成能力.综上所述，夹杂物诱 A10, 1.2 ￥TiN-MnS 导晶内铁素体析出应该是多种因素综合作用的 结果 0.4 +TiN 3.3夹杂物诱导铁素体析出的最佳尺寸 ◆Ti-Al-Mn-0-S 夹杂物诱导铁素体析出的最佳尺寸，不同研究 0-21 (2-41 46 (6-301 夹杂物尺寸m 者得出的结论不同，且存在较大的差距.本实验通 图13不同种类的夹杂物尺寸与其诱导能力指数关系 过对不同类型夹杂物的统计分析，得出了六类夹杂 Fgl3Reht知s of nc usins siz深pe and their induced abili北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 12 夹杂物诱导晶内铁素体析出的六种形式的比例 Fig.12 Proportionofsixformsofinclusion-inducedintra-granular ferrite 素体个数为 i的夹杂物的个数, Nb为 B类诱导的夹 杂物个数, Nc为 C类诱导的夹杂物个数, N为统计 的夹杂物总数. 按照上述的统计计算标准, 采用扫描电镜 ( SEM)统计分析夹杂物的尺寸、类型及对铁素体诱 导析出的情况, 统计了六炉组织完全为铁素体 +珠 光体的炉次和两炉含有部分粒状贝氏体组织炉次的 试样中夹杂物的诱导能力.统计分析结果如表 1所 示, 表中统计了六类夹杂物诱导铁素体析出的能力 指数 .由表可见, 所有的夹杂物均有诱导铁素体析 出的能力, 诱导析出的现象在试样中普遍存在, 并不 是只有某一种特定的夹杂物才具有这种现象.但 是, 不同类型夹杂物诱导铁素体析出的能力有明显 的差异, 其中, Ti2O3 --Al2 O3 --MnO--MnS类夹杂诱导 能力最强, Al2 O3 最弱 .冷却条件由炉冷变为空冷 时, 各类型夹杂物的诱导能力指数有所增加, 但这个 差异远没有夹杂物类型带来的差异大. 表 1 不同类型夹杂物诱导晶内铁素体析出能力指数 Table1 Abilityindexofdifferenttypesofinclusionsinducingintra-granularferrite 冷却方式 诱导能力指数 Al2O3 TiN--MnS Al2 O3 -MnS TiN MnS Ti2 O3 --Al2 O3 -MnO-MnS 炉冷 0.62 0.74 0.80 0.79 0.95 1.41 空冷 0.68 0.86 0.83 0.89 1.01 形成针状铁素体组织 3.2 夹杂物诱导铁素体析出机理探讨 夹杂物诱导铁素体析出的现象已由很多冶金工 作者研究和证实, 但是关于其诱导析出机理, 目前没 有统一的解释, 争议颇多.对夹杂物诱导铁素体现 象的解释有多种理论, 如应力 --应变理论 、贫 Mn区 理论、惰性界面理论和形核匹配理论 [ 14--15] .本文通 过实验研究发现, 单一的理论难以解释所有的诱导 现象, 分析认为诱导现象的形成机理应该是多种因 素综合作用的结果. 根据实验的统计分析结果, 所有的夹杂物都有 诱导现象, 即使不含任何的 Mn、S等元素, 这显然是 贫 Mn区理论所不能够解释的, 但这可以从应力 --应 变理论进行解释, 在夹杂物与钢基体间相邻区域中 存在着剪应力, 促进了晶内铁素体析出.统计分析 得出 Ti2 O3 --Al2 O3 --MnO--MnS类夹杂物具有最强 的诱导能力, 这不仅由于有应力 、惰性界面能的作 用, 还具有贫锰区的形成能力.综上所述, 夹杂物诱 导晶内铁素体析出应该是多种因素综合作用的 结果. 3.3 夹杂物诱导铁素体析出的最佳尺寸 夹杂物诱导铁素体析出的最佳尺寸, 不同研究 者得出的结论不同, 且存在较大的差距.本实验通 过对不同类型夹杂物的统计分析, 得出了六类夹杂 物尺寸与其诱导铁素体析出能力指数的关系, 如 图 13所示.由图可见, 对于 MnS、Al2 O3 、Al2O3·MnS、 TiN和 TiN·MnS夹杂, 随尺寸的增加, 诱导能力总体 上变化不大, 尺寸为 2 ～ 4 μm和大于 6μm时诱导能 力指数较大.由于夹杂物尺寸增大, 其危害性增加, 因此认为这类夹杂物的尺寸为 2 ～ 4 μm时最合适. Ti--Al--Mn--O--S的诱导能力指数与其尺寸大小关系 很大, 随着尺寸增大, 诱导能力显著增加, 明显高于 其他类型的夹杂物, 尺寸为4 ～ 6 μm时诱导能力达到 峰值 .在本实验条件下, Ti--Al--Mn--O--S复合夹杂物 是诱导铁素体析出最有效的夹杂物, 控制其尺寸为 4 ～ 6 μm, 能够充分发挥其诱导晶内铁素体析出的 作用 . 图 13 不同种类的夹杂物尺寸与其诱导能力指数关系 Fig.13 Relationsofinclusionssize, typeandtheirinducedability · 578·