为了控制对钢质和材质都有重要影响的钢中夹杂物,必须标明其生成行为。过去很多研究着重于脱氧时钢中氧含量与脱氧合金的组成对生成的夹杂物形态和数量的影响;本文则研究钢中氧含量及合金中脱氧元素含量对生成夹杂物颗粒直径的影响。
试验在将Ar气充入且密封的塔曼电炉内进行即将500kg电解铁置于Φ40mm氧化铝坩锅中熔化,在1580℃保温、调整后的金属液成分为:0.01%C、0.03%Si 0.55%Mn、0.01%P、0.01%S、0.03%-~0.0372%O,其中的O(氧)用加入FeO调整。往钢液中加入含Fe为0%~80%的Fe-Al或Fe-Ti合金后,按规定时间用氧化硅管取出钢样并进行水冷。脱氧合金是在坩锅熔化的电解铁中定量加入纯Ti或纯AL制成。然后,将取的钢样切割、研磨,用显微镜观察78.8mm2断面积,测定最大夹杂物直径。
在改变钢中氧含量及合金中的脱氧元素含量的试验中,所观察的最大夹杂物(颗粒)直径表明:钢中氧及合金中脱氧元素含量越高,则最大的夹杂直径越大;且用Ti脱氧的夹杂直径比用Al脱氧的要小。例如在钢氧含量30ppm条件下,用20%Ti脱氧的夹杂直径仅为80%Ti时的1/2;当都采用相同的Fe-Ti脱氧时,钢中氧含量为30ppm时的夹杂物直径仅为372PPm时的1/2~1/5;用纯金属(Ti、Al)含量相同的Fe-Ti脱氧的夹杂直径仅为用Fe-Ti脱氧的1/2~1/5。
原来的研究多用与过饱和度的关系描述夹杂的生成。因此,加入脱氧合金时,作为表示局部过饱和状态的指标,将合金中脱氧元素浓度M和钢中氧含量O的浓度积与钢中脱氧元素含量M*和氧含量O*平衡浓度积之比,定义为局部过饱和度SL:SL=M.O/M*.O*,解析了SL与生成夹杂物间的关系。
结果表明,无论是在何种脱氧合金、脱氧元素、钢中氧含量等条件下,都会因局部过饱和度变低而使夹杂物颗粒直径变小故用局部过饱和度事理的倾向,可用夹杂物核扩散、生长来说明。也就是说,脱氧时钢液中生成 的夹杂物颗粒直径的大小,受钢中氧含量与脱氧合金浓度的支配。