添加稀土对IF钢中距表面二分之一处夹杂物的影响

李新乐　许哲　范宜哲

摘要：IF钢是在低碳钢中熔入适量的Ti、Nb元素，有较好深冲性能，无时效性，钢制品成品率高，普遍应用于汽车、电子等。但钢中夹杂物会破害基体均匀性，造成基体内部应力集中，产生微裂纹，危害钢的塑性、冲击韧性和疲劳性能；IF钢，对钢质洁净度要求较高，而稀土在钢中可以起到净化作用。

关键词：IF钢；稀土镧元素；夹杂物形态

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.02.032

1距表面二分之一处夹杂物分析

IF钢中夹杂物主要是冶炼过程中的S、N等元素析出TiN、MnS等化合物，影响钢质洁净度；高强IF钢对钢洁净度要求较高，而稀土元素可以在钢中起到净化作用。本文主要研究稀土La元素对IF钢锻锭中二分之一处夹杂物存在状态的影响，包括夹杂物形态大小及分布，取两组材料中试样，对锻锭距上表面二分之一厚度处进行观察，对平面上夹杂物进行形貌和能譜分析。

上图是夹杂物分布照片，由图1明显看出，1组试样宏观分布上大尺寸夹杂物数量多于2组试样。1组试样的大小尺寸夹杂物共同分布在基体上，且分布相对集中一些；而2组加入稀土试样的细小的夹杂物呈弥散分布。

分别对上图中夹杂物不同部位进行能谱分析，通过表1可知（a）、（b）图中夹杂物圆形部位的主要成分为IVInS，多边形部位主要结构组成为TiN-FeTi。结合实验数据可知两种夹杂物主要组成均为MnS-TiN-FeTi。（c）图夹杂物为矩形，主要成分为TIN-FeTi，其中TiN为主要组成。

图1中12组含稀土试样中夹杂物形貌与能谱分析结果，该层夹杂物以MnS主要组成，同时发现含稀土La夹杂物，如图（c）所示（a）图中夹杂物为复合夹杂物，形貌上具有明显的分层，其化学组成为MnSTiS。（b）图中夹杂物化学组成为MnS，形貌上保持典型的球形。（c）图中夹杂物为含稀土夹杂物，其主要成分是LaAlO₃-MnS-Al₂O₃，该夹杂物中左上方颜色相对较亮，为含稀土的LaAlO₃部分，外围包裹的部分主要化学成分是MnS，整体形貌为趋近圆形。

根据不同夹杂物热力学析出公式，分析基体上夹杂物的种类，得出1组试样包含的夹杂物种类，如：TiN、TiN-Al₂O₃-TiFe、TiN-MnSAl₂O₃-Ti₂O₃复合型夹杂，其中MnS作为钢中常见夹杂物，在1组钢中形貌主要以圆形为主，并多与TiN、Al₂O₃形成复合夹杂物。TiN是IF钢中常见的夹杂物，其尺寸较小，形貌以立方体形状存在，在1组钢中有规则矩形状的纯TiN颗粒，也有与Al₂O₃、MnS形成复合夹杂共存的颗粒，在一侧仍保留矩形边部。虽然TiN形成夹杂物后同样起到了固定钢中间隙原子N的作用，但是当成品板在受力状态下，因TiN夹杂或复合夹杂颗粒尺寸大，具有尖锐边缘，影响钢材的冲击韧性和疲劳寿命，并且TiN夹杂的形成，会降低Ti的析出强化作用，同样对IF钢的抗拉强度产生影响。

2结论

（1）在含稀土钢中，由于稀土可以起到净化钢液的作用，减少夹杂物数量，可降低TiN的形核机会。

（2）在含稀土钢中发现MnS夹杂物，形貌以圆形为主；不同厚度平面上未发现单TiN夹杂物，都是与其他类型夹杂物形成复合夹杂物存在，形貌以不规则形为主。

（3）加稀土La的Ⅲ钢的夹杂物宏观上呈弥散分布，整体夹杂物尺寸较小，得出2组试样夹杂物主要以MnS夹杂、Al₂O₃-MnS-TiN复合型夹杂和含稀土夹杂物为主。

（4）在含稀土钢中发现除了常规夹杂物外，在复合夹杂物中发现稀土元素La，夹杂物类型有两种：La₂O₂S和LaAlO₃，形貌多为圆形，降低夹杂物在钢中的危害作用。