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硫作为钢中的有害元素,现代冶金技术不能将其完全去除。硫在钢中主要以硫化物的形式存在,若能掌握钢中硫化物的形成规律,就能合理利用硫在钢中的有利作用,为提升钢的整体性能及开发我国自主创新高硫钢提供理论依据和数据支持。 本论文对高硫钢的组织形态及其硫化物的形成、稀土对高硫钢中硫化物的作用、热处理对钢中硫化物的形态影响、高硫钢的热变形规律以及硫化物对高硫钢的力学性能的影响等进行了研究,探讨了硫化物在高硫合金钢中的形成机理及其作用,阐明了不同热处理工艺、不同凝固速度、不同变形剂对钢中硫化物形态、尺寸及分布的影响规律及不同工艺条件下钢中硫化物的固态相转变规律,得到如下主要研究进展: 高硫合金钢中硫化物随着凝固速度由快到慢,晶内的硫化物略微减少基本保持不变,晶界上的硫化物增多,钢中总的硫化物数量增多体积变大,且硫化物中含Fe量逐渐增加,Mn量减少。稀土的添加可以改变高硫合金钢中硫化物的尺寸、体积分数、分布和形态。 热处理工艺可以改变高硫合金钢中硫化物的尺寸、体积分数、分布和形态,随淬火加热温度的升高,硫化物呈长大趋势且在晶界处聚集;低温回火对硫化物形态的影响不大,但随着回火温度的升高,硫化物逐渐长大,当温度高于550℃时,硫化物开始沿原奥氏体晶界聚集。 硫化物对高硫合金钢的热变形行为有影响,在所有试验应变温度范围内,高硫合金钢的真应力应变曲线均表现出伪动态再结晶的特征,而非动态回复曲线特征,这是因为硫化物参与变形。对真应力应变曲线分析表明,高硫钢的动态再结晶形变活化能为Qd=367.79kJ/mol,其激活能低于正常值,本试验高硫钢动态再结晶方程为 高硫合金钢具有优良的耐磨性能,随着凝固速度增加,其磨损量减小,在凝固速度相同的情况下,稀土元素的加入量对高硫合金钢的磨损量影响不大。高硫合金钢中硫化物的存在使得其磨损性能优于 GCr15,其磨损失重量是淬火加低温回火后的GCr15的三分之一。