习小军等：钇基稀土对36钢板显微组织及冲击性能的影响 ·247· 2000 b 1500 1000 Fe 500M Mn 2 6 10m 能量keV 3000 d 2500 2000 图 1000 500 Fe 0 10 5 um 能量kcV 4000- 3500 3000 2500 谱图 2000 1500 1000 & Fe 500 0 2 4 810 54m 能量keV 图3E36钢中夹杂物扫描电镜形貌(a)及其能谱(b):E36Re钢中稀土复合夹杂物扫描电镜形貌(c)及其能谱(d):E36Re钢中稀土复合 夹杂物扫描电镜形貌(e)及其能谱(f) Fig.3 SEM image (a)and EDS spectrum (b)of inclusions in E36 steel;SEM image (c)and EDS spectrum (d)of rare earth complex inclusions in E36Re steel:SEM image (e)and EDS spectrum (f)of rare earth complex inclusions in E36Re steel 现少量的浅韧窝，在韧窝底部伴有少量的球状夹杂物，中MS夹杂沿着轧制方向延伸，形成薄片带状的夹 表现为准解理断口的特征，如图5(c)所示.图5(d)能杂，破坏了钢基体的连续性2].并且，长条状的MS 谱分析表明这些球状夹杂物主要为稀土氧硫化物夹 夹杂与基体融合性较差，当钢板受到强烈冲击时，由于 杂.而横向冲击断口区域呈现韧窝断口形貌，韧窝较 MnS夹杂与钢基体热膨胀系数及塑变能力的不同[2] 深，数量也较多.在韧窝底部伴有大量小颗粒的球状 MS夹杂强烈地阻碍位错运动，造成位错塞积，产生应 夹杂，如图5(e)所示.图5()能谱分析表明这些小颗 力集中，导致显微裂纹萌生于带状夹杂物与钢基体界 粒夹杂物主要为稀土氧硫化物夹杂，这些球状稀土夹 面处，随着应力集中的不断加剧及弹性能的不断累积， 杂与韧窝之间存在较大的空隙，说明E36Re钢板在断 显微裂纹沿着条状夹杂物扩展[25] 裂前发生过较大的塑性变形. 加入钇基稀土的E36Re钢板，冲击断口呈现准解 对于E36及E36Re钢板，除E36Re钢板中加入钇 理+韧窝混合断口的特征，在韧窝底部存在大量细小 基稀土外，两者化学成分基本相同.因此，两者的裂纹 球状稀土夹杂物.这些细小的稀土夹杂物减缓了应力 形成阶段相似，晶界净化状况以及钇基稀土夹杂物的 集中，使得夹杂物不易由钢基体脱离，当裂纹扩展到夹 形态及分布是影响钢材冲击性能的主要因素.冲击性 杂物处时，这些夹杂物对裂纹扩展起到缓冲作用，阻碍 能受裂纹形成与扩展两阶段的影响，对于体心立方的 了裂纹的扩展].并且稀土夹杂物的热膨胀系数为 铁原子来说，通常会发生以{100}为解理面的解理断 1.15×105℃1，与钢基体的热膨胀系数1.25× 裂2)].未加稀土E36钢板主要为MnS夹杂，轧制过程 105℃接近，这样就避免了钢材热加工过程中夹杂习小军等: 钇基稀土对 E36 钢板显微组织及冲击性能的影响 图 3 E36 钢中夹杂物扫描电镜形貌(a)及其能谱(b); E36Re 钢中稀土复合夹杂物扫描电镜形貌( c)及其能谱( d); E36Re 钢中稀土复合 夹杂物扫描电镜形貌(e) 及其能谱(f) Fig. 3 SEM image (a) and EDS spectrum (b) of inclusions in E36 steel; SEM image (c) and EDS spectrum (d) of rare earth complex inclusions in E36Re steel; SEM image (e) and EDS spectrum (f) of rare earth complex inclusions in E36Re steel 现少量的浅韧窝,在韧窝底部伴有少量的球状夹杂物, 表现为准解理断口的特征,如图 5(c)所示. 图 5(d)能 谱分析表明这些球状夹杂物主要为稀土氧硫化物夹 杂. 而横向冲击断口区域呈现韧窝断口形貌,韧窝较 深,数量也较多. 在韧窝底部伴有大量小颗粒的球状 夹杂,如图 5(e)所示. 图 5(f)能谱分析表明这些小颗 粒夹杂物主要为稀土氧硫化物夹杂,这些球状稀土夹 杂与韧窝之间存在较大的空隙,说明 E36Re 钢板在断 裂前发生过较大的塑性变形. 对于 E36 及 E36Re 钢板,除 E36Re 钢板中加入钇 基稀土外,两者化学成分基本相同. 因此,两者的裂纹 形成阶段相似,晶界净化状况以及钇基稀土夹杂物的 形态及分布是影响钢材冲击性能的主要因素. 冲击性 能受裂纹形成与扩展两阶段的影响,对于体心立方的 铁原子来说,通常会发生以{100} 为解理面的解理断 裂[27] . 未加稀土 E36 钢板主要为 MnS 夹杂,轧制过程 中 MnS 夹杂沿着轧制方向延伸,形成薄片带状的夹 杂,破坏了钢基体的连续性[24] . 并且,长条状的 MnS 夹杂与基体融合性较差,当钢板受到强烈冲击时,由于 MnS 夹杂与钢基体热膨胀系数及塑变能力的不同[28] , MnS 夹杂强烈地阻碍位错运动,造成位错塞积,产生应 力集中,导致显微裂纹萌生于带状夹杂物与钢基体界 面处,随着应力集中的不断加剧及弹性能的不断累积, 显微裂纹沿着条状夹杂物扩展[25] . 加入钇基稀土的 E36Re 钢板,冲击断口呈现准解 理 + 韧窝混合断口的特征,在韧窝底部存在大量细小 球状稀土夹杂物. 这些细小的稀土夹杂物减缓了应力 集中,使得夹杂物不易由钢基体脱离,当裂纹扩展到夹 杂物处时,这些夹杂物对裂纹扩展起到缓冲作用,阻碍 了裂纹的扩展[25] . 并且稀土夹杂物的热膨胀系数为 1郾 15 伊 10 - 5 益 - 1 ,与 钢 基 体 的 热 膨 胀 系 数 1郾 25 伊 10 - 5 益 - 1接近,这样就避免了钢材热加工过程中夹杂 ·247·