钢中微米夹杂物分布特征及其对力学性能的影响

摘要

受炼钢工艺和环境条件的影响，钢材中通常有夹杂物的存在。为了研究微米夹杂物尺寸和分布对金属材料力学性能的影响规律，实验采用真空电弧熔炼方法控制微米Al₂O₃粉末的添加量（质量分数）分别为0%、0.2%、0.6%、1%、2%,制备不同微米夹杂物含量的样品。利用计算机层析成像和扫描电镜的方法对熔炼样品中微米夹杂物尺寸进行统计分析，结果表明大部分夹杂物尺寸在5μm以下，且夹杂物数量随Al₂O₃粉末的添加量逐渐增多。采用压痕法对熔炼样品的力学性能进行测试，结果表明添加一定量的微米夹杂物能提高材料力学性能，当Al₂O₃粉末的添加量超过1%时，抗拉强度的增速减缓，屈服强度的增速下降。对熔炼样品进行扫描电镜观察发现，随着Al₂O₃粉末添加量的增多，夹杂物倾向于发生团聚成大尺寸夹杂物，或聚集成夹杂物团簇区域。大尺寸夹杂物和夹杂物团簇会产生局部应力集中，进而导致微米夹杂物对材料力学性能的强化作用产生了不利影响。

关键词

微米夹杂物 / 夹杂物统计 / 扫描电镜 / 压痕实验 / 力学性能

基金资助

国家自然科学基金面上项目(12075127); 济南市科技计划“揭榜挂帅”项目(202428073)