低硫微合金钢中硫化锰析出规律分析.pdf

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1、低硫微合金钢中硫化锰析出规律分析刘洋1王文军1吕延春1王新华2姜中行1(1．首钢技术研究院，2北京科技大学，北京，100043)摘要利用热力学计算和Schiel凝固方程对低硫微合金钢凝固过程硫化锰的析出进行计算模拟，并通过对X65管线钢铸坯上实际金相组织观察证实MnS的析出规律。钢中绝大多数的MnS夹杂物是在钢凝固温度以下析出，由于锰及硫在晶界处偏析富集，EMn][-S]反应平衡发生移动而生成的。计算考虑到凝固过程中各种元素偏析对液相线温度的影响，得出MnS析出温度要比纯热力学计算的温度偏高。关键词MnS；偏

2、析；凝固分率AnalysisMnSPrecipitationLowSulfurMicro-alloySteelYangLiulWenjunWan91YangchunLvlXinhuaWan92ZhonghangJian91(1．ShougangResearchInstituteofTechnology，2．SchoolofMetallurgicalandEcologicalEngineering，USTB，100043)AbstractMnSPrecipitationofLowSulfurMicro—allo

3、ySteelwascaculatedbythermodynamicsandScheilequation，thenMnSprecipatitionwajprovedbymetallographyinX65slab．MnSInelu-sionsgeneratedoutunderSolidificationtemperature，becauseofSulfurandManganeseMicroseg—regation．[Mn-I[-S]reactedandchemicalequilibriummoved．Itwas

4、calculatedthatprecipitateonincreasedwiththeorytemperature．KeywordsMnSprecipitationsolidicationrateMnS是一种钢中常见的非金属塑性夹杂物，对于大多数的钢种来说，它的尺寸、形状和分布严重影响着钢的性能。钢中硫化物对于塑性的影响前人已经做了研究[1’2]。在凝固过程中，MnS在晶界析出富集，成为应力集中源，促进晶界滑移，产生微裂纹，故硫化物严重影响钢的塑性。但是对于低碳、低的硫含量情况下的MnS析出规律，还少有研究，

5、本次讨论结合某钢厂低碳钢A所制试样对于MnS析出进行计算分析。刘新宇∞1等曾经定性的解释了Mn／S对于钢高温塑性的影响。提高Mn／S可以减少在奥氏体晶界FeS等低熔点化合物的生成。硫析出温度随着钢中硫含量和锰含量的增加而升高。在不同的温度区，锰硫比不同导致面缩率差异。Mintz[4]研究钢的高温力学性能时发现钢在1330℃固溶处理后，几乎所有的硫此时全部重新溶解，随着凝固的进行在晶界以硫化物的形式析出，S的重新析出对于钢的塑性影响很大。在凝固过程中，随着温度的降低，在凝固末端MnS析出是由于在枝晶之间微观偏析

6、的残余液相中出现过饱和的Mn、S元素¨]，图1[61描述了MnS在凝固过程中的一般规律，曲线2表示凝固过程中MnS析出时的溶解平衡浓度积，随着凝固的进行，液相线温度逐渐下降，MnS平衡浓度积也是逐渐下降，曲线1表示凝固过程中液相的MnS浓度的变化，当浓度积大于平衡值，曲线1上的点大于曲线2上的点时，热力学上便具备了在凝固前沿析出MnS的条件。曲线l和2交点是MnS析出的临界凝固分率。下面将通过热力学以及凝固模型计算，结合金相组织研究，对于硫化物(MnS、CaS)的析出理论进行分析，结合所试验钢钢种A讨论硫化物

7、的生成机理。1MnS析出热力学计算首先对平衡状态下的各种析出物的析出温度及一定温度下各种物质的析出量进行了计算。表1为实验390凝脚分卑图1MnS在凝固过程中的析出钢种的化学成分。表1A钢种的成分(％)元素CSiMnPSNbVTiAIsNO含量0．080．231．50．0120．0040．050．0320．00440．00161．1MnS开始析出温度计算根据热力学平衡方程式，，可以计算如果在凝固温度时MnS开始析出的话所需要的S含量。根据计算MnS固相线温度为1495℃，液相线温度为1518℃[7]。取反应生

8、成物MnS的活度为1，则钢开始凝固时，计算出与[Mn]相平衡的Es]含量。Go=一158365+93．996T[S]一EXP(筹_ln警)=EXP(型鼍豢铲)_ln1．5_2．13％要达到2．13％的硫含量MnS方可在钢开始凝固时析出，这是不可能的，因为硫含量在此时仅为0．004％，下面根据在奥氏体区热力学平衡方程式，结合活度系数，计算MnS大致的析出的温度。[Mn]+Is]一MnSsLgk=一11