碲对硫化物形态调控的研究

碲对硫化物形态调控的研究

郑新伟1,2

1.承德建龙特殊钢有限公司  河北 承德 067200

2.河北省半钢水冶炼高洁净高品质特殊钢重点实验室  河北 承德 067200

摘要：在含硫钢中加入一定量的碲，能够使沿着晶界分布的棒状MnS夹杂物，转变为断续的椭球状或球状夹杂，从而起到改变硫化物的形态，降低夹杂物评级的作用。

关键词：碲 夹杂物 硫化物

Study on the Regulation of Sulfide Forms by Tellurium

Zheng Xinwei Liu Zengpin Zhang Dawei

(1.Chengde Jianlong Special Steel Co., Ltd，Hebei Chengde 067200 China)

ABSTRACT:Adding a certain amount of tellurium to sulfur-containing steel can transform rod-shaped MnS inclusions distributed along grain boundaries into intermittent ellipsoidal or spherical inclusions, thereby altering the morphology of sulfides and reducing the inclusion rating.

KeyWords:tellurium; inclusion;sulfide.

0引言

硫化物为钢中常见的非金属夹杂物，钢中硫的含量直接影响A类夹杂物即硫化物的评级，通常认为其对钢材的性能是有害的。硫在钢中常以MnS的形式存在，在钢材切割过程中能够起到断屑的作用，因而一些钢材会加入一定量的硫改变其切削性能。

硫化物在钢中较为理想的形态为椭球型或球形，但通常情况下，硫化物与钢的基体相比，质地更软，因而在加工过程中受锻压影响而形成长条状或棒状，容易造成一些使用问题，如曲轴加工过程中的磁痕问题。

在钢中加入一定量的碲，则能够起到改变硫化物形态的作用。

1碲的性质

碲，原子序数52，第VI族第五周期元素，和硫为同族元素，碲常温下不与水、氧气、非氧化性酸反应，化学稳定性好，熔点较低。碲能在钢中形成低熔点的碲化锰，被碲化锰包裹的夹杂大多呈球形或纺锤形，从而达到改质的目的。

2试验钢种

以齿轮钢20CrMnTiH为实例进行加碲试验，对硫化物进行评级及形态分析。其中硫含量为0.020-0.040%，

表1 20CrMnTiH钢化学成分

3工艺流程

设计工艺流程为：铁水预处理—转炉冶炼—LF精炼—VD真空脱气—方坯连铸—轧钢轧制。碲在VD真空脱气工序通过喂线的方式加入。

4对比试验

生产过程挑选两炉进行对比，成分及碲加入量见下表：

表2 对比炉次成分（含量%）

在炉次1中加入0.005%的碲，炉次1，炉次2各挑选一支铸坯同时入轧，轧制同一规格，分别对两炉的硫化物进行评级及形态分析。

5试验结果

按GB/T 10561标准分别对炉次1，炉次2的A类夹杂物进行评级，可见，加碲后对降低夹杂物评级有显著作用。

表3 夹杂物评级

图1 炉次2硫化物形貌                     图2 炉次2硫化物形貌

图3 炉次1夹杂物形貌                     图4 炉次1夹杂物形貌

在100倍的金相显微镜下观察加碲（炉次1）与不加碲（炉次2）的硫化物形貌，可见不加碲（炉次2）硫化物大多呈长条状，而加碲（炉次1）硫化物呈纺锤形或者球形，部分仍呈现长条状，但长度明显变短，连续性变差。可见碲对改善硫化物形态，评级具有显著作用。

6结论与展望

依据研究，本文针对碲对硫化物形态控制展开试验，成功调控了硫化的形态和级别，得到的主要结论有：

（1）硫化物在轧材中以硫化锰形式存在，外表为长条状，通过加入一定量的碲，能够改善硫化物形态及宏观评级。

（2）本研究碲加入量为0.005%，不同碲的加入量对夹杂物改质的影响需要进一步实验研究。