镁系易切削钢中夹杂物分析

朱强斌; 李杰; 邓向阳; 田钱仁; 曾志崎; 付建勋

doi:10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.029

镁系易切削钢中夹杂物分析

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.029

朱强斌^{1, 2,},
李杰²,
邓向阳³,
田钱仁²,
曾志崎²,
付建勋^2, ,

1.
上海大学材料基因组工程研究院，上海 200444
2.
上海大学材料科学与工程学院，上海 200444
3.
中天钢铁集团有限公司，江苏常州 213000

基金项目: 国家自然科学基金资助项目（51874195,51671124）

详细信息

作者简介:
朱强斌（1998—），男，硕士生，安徽人，主要从事高品质特殊钢中夹杂物分析，E-mail：zhuqbex13093696883@163.com

通讯作者:
付建勋（1969—），男，博士，教授，主要从事高品质特殊钢的开发与品质提升，E-mail：fujianxun@shu.edu.cn

中图分类号: TF76
计量
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出版历程
- 收稿日期: 2020-09-21
- 刊出日期: 2021-04-10

Inclusion analysis in magnesium free-cutting steel

1.
Institute of Materials Genome Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
2.
School of Materials Science and Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China
3.
Zhongtian Iron & Steel Group Co., Ltd., Changzhou 213000，Jiangsu,China

摘要

摘要: 为了探究Mg处理对易切削钢中夹杂物的影响，以1144高硫易切削钢为试验钢种，采用金相和能谱仪等手段研究了Mg处理对1144易切削钢中夹杂物的形态、尺寸分布和夹杂物成分的影响。结果表明：在易切削钢铸坯中，Mg处理使得易切削钢铸坯硫化物夹杂由Ⅱ类向Ⅲ类、Ⅰ类转变，分布更为均匀，同时使得复合硫化锰夹杂物比例提升。在轧材中，使得钢中夹杂物球化，并且钢中硫化锰夹杂物的尺寸和分布也得到了较好的改善，同时，Mg处理能够有效提高易切削钢的切削加工性能。
- 易切削钢 /
- MnS /
- 夹杂物 /
- Mg处理
Abstract: In order to explore the influence of Mg treatment on inclusions in free-cutting steel, 1144 high-sulfur free-cutting steel was used as experimental steel, and the influence of Mg composite treatment on the shape, size distribution and inclusion composition of free-cutting steel 1144 was studied by means of metallography and energy spectrometer. Experimental results show that in the free-cutting steel slab, due to Mg treatment sulfide inclusion changes from class Ⅱ into class Ⅲ and class Ⅰ, and becomes more uniform distribution, at the same time the amount of composite MnS inclusion increases. During rolling the inclusion becomes spheroidization, and its size and distribution of manganese sulfide inclusions has been improved. It is concluded that Mg treatment can effectively improve the machining performance of studied free cutting steel.
- free cutting steel /
- MnS /
- inclusion /
- Mg treatment

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图 1 取样过程示意

Figure 1. Diagram of the sampling process

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图 2 铸坯金相照片

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 2. Metallographic reproduction of casting billet

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图 3 铸坯中夹杂物二维形貌

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 3. Two-dimensional morphology of the inclusions in casting billet

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图 4 铸坯中夹杂物三维形貌

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 4. Three-dimensional morphology of the inclusions in casting billet

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图 5 铸坯夹杂物统计数据

（a）、（b）：对比炉；（c）、（d）：试验炉

Figure 5. Statistics of the inclusions in casting billet

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图 6 铸坯典型夹杂物能谱照片

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 6. Energy spectrum results of typical inclusions in billets

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图 7 轧材评级金相图片

（a）、（b）、（c）、（d）：对比炉；（e）、（f）、（g）、（h）：试验炉

Figure 7. Metallographic phots for rolled material rating

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图 8 轧材扫描能谱

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 8. Scanning energy spectra of rolled steel

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图 9 轧材三维形貌

（a）、（b）、（c）：对比炉；（d）、（e）、（f）：试验炉

Figure 9. 3D morphology of rolled steel

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图 10 切削用圆棒试样

Figure 10. Round bar for cutting

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图 11 对比炉和试验炉轧材切屑放大对比

Figure 11. Comparison of amplificated scrap rolled in reference furnace and experimental furnace

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表 1 1144易切削钢试验钢种成分要求

Table 1. 1144 test steel composition requirements for free cutting steel %

	C	Si	Mn	P	S
内控指标	0.43～0.47	0.18～0.25	1.45～1.52	<0.025	0.24～0.30
目标	0.45	0.22	1.47		0.27

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表 2 夹杂物统计数据

Table 2. Statistics of inclusions according to its size

	传统工艺			新工艺(Mg处理)
	夹杂物平均面积/μm²	夹杂物等效直径/μm	夹杂物密度/(个·mm⁻²)	夹杂物平均面积/μm⁻²	夹杂物等效直径/μm	夹杂物密度/(个·mm⁻²)
中心	13.909	3.873	1169	16.412	4.245	1101
1/4处	16.858	4.091	1211	18.065	4.334	1065
边部	16.431	4.395	864	16.343	4.10	695

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表 3 铸坯中夹杂物类型统计

Table 3. Statistics of inclusion types in billets

类型	对比炉		试验炉
类型	个数	比例/%	个数	比例/%
单纯MnS	564	97.2	553	93.9
复合夹杂物	16	2.8	36	6.1
Al-O-MnS复合硫化物	14	2.5	0	0
Mg-Al-O-MnS复合硫化物	2	0.3	10	1.7
Mg-Al-Ca-Si-O-MnS复合硫化物	0	0	26	4.4

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表 4 轧材A类夹杂物评级结果

Table 4. Results of grade inclusions of rolled steel

炉次	对比炉次				试验炉次
炉次	细系长度/μm	细系评级	粗系长度/μm	粗系评级	细系长度/μm	细系评级	粗系长度/μm	粗系评级
1	2690	5.5	1647	4.0	2110	4.5	1317	2.5
2	2291	5.0	2434	5.0	2682	5.5	890	2.5
3	2206	4.5	1569	4.0	2369	5.0	1167	2.0
4	2108	4.5	1741	4.0	1 999	4.5	1719	4.0
5	2296	5.0	1658	4.0	2537	5.0	1690	4.0
6	2845	5.5	1562	4.0	2431	5.0	1795	4.0
7	3341	6.0	2292	5.0	2606	5.0	1322	2.5
8	2911	5.5	2242	5.0	2766	5.5	1564	4.0

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表 5 切削试验参数

Table 5. Parameters of cutting test

进给量f/(mm·r⁻¹)	切削深度a_q/mm	转速w/(r·min⁻¹)
0.19	1	180
0.19	1	560
0.09	1	560
0.09	1	1200

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