添加稀土對IF鋼中距表面二分之一處夾雜物的影響

李新樂　許哲　范宜哲

摘要：IF鋼是在低碳鋼中熔入適量的Ti、Nb元素，有較好深沖性能，無時效性，鋼制品成品率高，普遍應(yīng)用于汽車、電子等。但鋼中夾雜物會破害基體均勻性，造成基體內(nèi)部應(yīng)力集中，產(chǎn)生微裂紋，危害鋼的塑性、沖擊韌性和疲勞性能；IF鋼，對鋼質(zhì)潔凈度要求較高，而稀土在鋼中可以起到凈化作用。

關(guān)鍵詞：IF鋼；稀土鑭元素；夾雜物形態(tài)

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

1距表面二分之一處夾雜物分析

IF鋼中夾雜物主要是冶煉過程中的S、N等元素析出TiN、MnS等化合物，影響鋼質(zhì)潔凈度；高強(qiáng)IF鋼對鋼潔凈度要求較高，而稀土元素可以在鋼中起到凈化作用。本文主要研究稀土La元素對IF鋼鍛錠中二分之一處夾雜物存在狀態(tài)的影響，包括夾雜物形態(tài)大小及分布，取兩組材料中試樣，對鍛錠距上表面二分之一厚度處進(jìn)行觀察，對平面上夾雜物進(jìn)行形貌和能譜分析。

上圖是夾雜物分布照片，由圖1明顯看出，1組試樣宏觀分布上大尺寸夾雜物數(shù)量多于2組試樣。1組試樣的大小尺寸夾雜物共同分布在基體上，且分布相對集中一些；而2組加入稀土試樣的細(xì)小的夾雜物呈彌散分布。

分別對上圖中夾雜物不同部位進(jìn)行能譜分析，通過表1可知（a）、（b）圖中夾雜物圓形部位的主要成分為IVInS，多邊形部位主要結(jié)構(gòu)組成為TiN-FeTi。結(jié)合實驗數(shù)據(jù)可知兩種夾雜物主要組成均為MnS-TiN-FeTi。（c）圖夾雜物為矩形，主要成分為TIN-FeTi，其中TiN為主要組成。

圖1中12組含稀土試樣中夾雜物形貌與能譜分析結(jié)果，該層夾雜物以MnS主要組成，同時發(fā)現(xiàn)含稀土La夾雜物，如圖（c）所示（a）圖中夾雜物為復(fù)合夾雜物，形貌上具有明顯的分層，其化學(xué)組成為MnSTiS。（b）圖中夾雜物化學(xué)組成為MnS，形貌上保持典型的球形。（c）圖中夾雜物為含稀土夾雜物，其主要成分是LaAlO₃-MnS-Al₂O₃，該夾雜物中左上方顏色相對較亮，為含稀土的LaAlO₃部分，外圍包裹的部分主要化學(xué)成分是MnS，整體形貌為趨近圓形。

根據(jù)不同夾雜物熱力學(xué)析出公式，分析基體上夾雜物的種類，得出1組試樣包含的夾雜物種類，如：TiN、TiN-Al₂O₃-TiFe、TiN-MnSAl₂O₃-Ti₂O₃復(fù)合型夾雜，其中MnS作為鋼中常見夾雜物，在1組鋼中形貌主要以圓形為主，并多與TiN、Al₂O₃形成復(fù)合夾雜物。TiN是IF鋼中常見的夾雜物，其尺寸較小，形貌以立方體形狀存在，在1組鋼中有規(guī)則矩形狀的純TiN顆粒，也有與Al₂O₃、MnS形成復(fù)合夾雜共存的顆粒，在一側(cè)仍保留矩形邊部。雖然TiN形成夾雜物后同樣起到了固定鋼中間隙原子N的作用，但是當(dāng)成品板在受力狀態(tài)下，因TiN夾雜或復(fù)合夾雜顆粒尺寸大，具有尖銳邊緣，影響鋼材的沖擊韌性和疲勞壽命，并且TiN夾雜的形成，會降低Ti的析出強(qiáng)化作用，同樣對IF鋼的抗拉強(qiáng)度產(chǎn)生影響。

2結(jié)論

（1）在含稀土鋼中，由于稀土可以起到凈化鋼液的作用，減少夾雜物數(shù)量，可降低TiN的形核機(jī)會。

（2）在含稀土鋼中發(fā)現(xiàn)MnS夾雜物，形貌以圓形為主；不同厚度平面上未發(fā)現(xiàn)單TiN夾雜物，都是與其他類型夾雜物形成復(fù)合夾雜物存在，形貌以不規(guī)則形為主。

（3）加稀土La的Ⅲ鋼的夾雜物宏觀上呈彌散分布，整體夾雜物尺寸較小，得出2組試樣夾雜物主要以MnS夾雜、Al₂O₃-MnS-TiN復(fù)合型夾雜和含稀土夾雜物為主。

（4）在含稀土鋼中發(fā)現(xiàn)除了常規(guī)夾雜物外，在復(fù)合夾雜物中發(fā)現(xiàn)稀土元素La，夾雜物類型有兩種：La₂O₂S和LaAlO₃，形貌多為圓形，降低夾雜物在鋼中的危害作用。