SiMg合金對16Mn鋼夾雜物和顯微組織的影響

通常晶粒細化能夠使鋼的高強度和高韌性得到最佳的匹配。從20世紀90年代初期冶金學家們就提出了“氧化物冶金”的理論，該理論以在焊縫金屬中的氧化物夾雜的作用為基礎，指出在凝固和冷卻的一定條件下，夾雜物可能會變成硫化物、氮化物、碳化物和晶間鐵素體(IGF)的核，從而使晶粒得到細化，改善鋼的力學性能。

迄今為止，氧化物冶金已經成為改善C-Mn鋼、薄板鋼、低碳非調質鋼、高強度低合金鋼和焊縫金屬熱影響區韌性和強度的一種有效方法。許多研究表明，像Ti和Zr的氧化物、碳氮化Ti、Nb、V之類的夾雜物可能對IGF的形核有利，而最佳的非均勻晶核當屬Ti2O3。

通常，在焊接工藝中要利用TiN粒子對初生奧氏體的“釘扎”作用，然而隨著大熱量輸入焊接技術的發展以及對鋼化學成分控制要求的日益嚴苛，Ti氧化物冶金已不能滿足要求，此外，當熱量或焊接溫度超過1623K時，一部分TiN粒子可能再次融入基體金屬中，由于在再結晶過程中缺乏合適的非均勻晶核，奧氏體晶粒會迅速長大，從而使鋼的焊接性能急劇惡化。另外，在一些鋼(如軸承鋼)中對Ti的百分含量有限制要求(Ti必須控制在0.005wt%以下)，如此低的Ti含量對導致IGF形核起不了有效作用，因此必須尋找一些其他的氧化物冶金元素。

對冷卻方法及Mg含量對16Mn鋼夾雜物和顯微組織的影響進行了研究，對含Mg夾雜物導致的非均勻形核的機理進行了探討。研究結果表明：

1)SiMg合金對16Mn鋼夾雜物和顯微組織有很大影響。在用SiMg合金處理之后，夾雜物轉變為MgAl2O4和MgO。痕量的Mg就可能導致IGF的形核。AF的百分含量隨著Mg含量的增加而增加，Mg的最佳含量為≤0.0048%。促使IGF形成的最恰當的冷卻方式是：在爐冷至1473K后水冷，以及在1873K水冷。

2)含Mg夾雜物可能成為有效的IGF晶核，這是兩個因素作用的結果：即在MgO、MgAl2O4、鐵素體-Fe當中晶格錯合度的值較低，以及在夾雜物上Si富集區的形成。這兩種因素均應歸因于IGF的形核。