SiMg合金對16Mn鋼夾雜物和顯微組織的影響

通常晶粒細(xì)化能夠使鋼的高強(qiáng)度和高韌性得到最佳的匹配。從20世紀(jì)90年代初期冶金學(xué)家們就提出了“氧化物冶金”的理論，該理論以在焊縫金屬中的氧化物夾雜的作用為基礎(chǔ)，指出在凝固和冷卻的一定條件下，夾雜物可能會變成硫化物、氮化物、碳化物和晶間鐵素體(IGF)的核，從而使晶粒得到細(xì)化，改善鋼的力學(xué)性能。

迄今為止，氧化物冶金已經(jīng)成為改善C-Mn鋼、薄板鋼、低碳非調(diào)質(zhì)鋼、高強(qiáng)度低合金鋼和焊縫金屬熱影響區(qū)韌性和強(qiáng)度的一種有效方法。許多研究表明，像Ti和Zr的氧化物、碳氮化Ti、Nb、V之類的夾雜物可能對IGF的形核有利，而最佳的非均勻晶核當(dāng)屬Ti2O3。

通常，在焊接工藝中要利用TiN粒子對初生奧氏體的“釘扎”作用，然而隨著大熱量輸入焊接技術(shù)的發(fā)展以及對鋼化學(xué)成分控制要求的日益嚴(yán)苛，Ti氧化物冶金已不能滿足要求，此外，當(dāng)熱量或焊接溫度超過1623K時(shí)，一部分TiN粒子可能再次融入基體金屬中，由于在再結(jié)晶過程中缺乏合適的非均勻晶核，奧氏體晶粒會迅速長大，從而使鋼的焊接性能急劇惡化。另外，在一些鋼(如軸承鋼)中對Ti的百分含量有限制要求(Ti必須控制在0.005wt%以下)，如此低的Ti含量對導(dǎo)致IGF形核起不了有效作用，因此必須尋找一些其他的氧化物冶金元素。

對冷卻方法及Mg含量對16Mn鋼夾雜物和顯微組織的影響進(jìn)行了研究，對含Mg夾雜物導(dǎo)致的非均勻形核的機(jī)理進(jìn)行了探討。研究結(jié)果表明：

1)SiMg合金對16Mn鋼夾雜物和顯微組織有很大影響。在用SiMg合金處理之后，夾雜物轉(zhuǎn)變?yōu)镸gAl2O4和MgO。痕量的Mg就可能導(dǎo)致IGF的形核。AF的百分含量隨著Mg含量的增加而增加，Mg的最佳含量為≤0.0048%。促使IGF形成的最恰當(dāng)?shù)睦鋮s方式是：在爐冷至1473K后水冷，以及在1873K水冷。

2)含Mg夾雜物可能成為有效的IGF晶核，這是兩個(gè)因素作用的結(jié)果：即在MgO、MgAl2O4、鐵素體-Fe當(dāng)中晶格錯(cuò)合度的值較低，以及在夾雜物上Si富集區(qū)的形成。這兩種因素均應(yīng)歸因于IGF的形核。