氧化物强韧化45钢
我们在河北工业大学材料科学与工程学院对氧化物强韧化45钢和普通45钢进行了对比测试。
图1为两种钢中非金属夹杂物的分布，其中均未发现明显的A型硫化物夹杂、B型氧化铝夹杂和C型硅酸盐夹杂，仅发现D型和DS型夹杂。且氧化物强韧化45钢中氧化物夹杂的数量（特别是对于尺寸大于8μm的夹杂物）小于普通45钢（表1）。此外，在氧化物强韧化45钢中几乎没有发现DS型球状夹杂物。与我们传统的观念相反，在原始材料中引入超细氧化物颗粒不仅没有增加钢中非金属夹杂物的含量，相反却大大减少了非金属夹杂物的数量。说明在熔化过程中引入的超细氧化物颗粒与钢中的非金属夹杂物相互作用，使那些尺寸大的夹杂物漂浮进入渣中被排出。
图1 氧化物强韧化45钢（a）和普通45钢（b）中夹杂物分布
表1 氧化物强韧化45钢和普通45钢中的夹杂物级别评定
| 试样 | D型（球状氧化物类） |
DS型（单颗粒球状类） （13 μm～75μm） |
|
| 细系（3 μm～8μm） | 粗系（8μm～13μm） | ||
| 氧化物强韧化45钢 | 2.13 | 0.50 | 未发现 |
| 普通45钢 | 2.40 | 1.45 | 1.25 |
图2a是氧化物强韧化45钢的热轧态显微组织，它明显比市售普通45钢细小均匀（图2b），经过850℃淬火其奥氏体晶粒度达到10级（市售普通45钢为7级）；而且材料的淬透性明显提高（图3）（淬透层深度大于10mm，市售普通45钢不超过2.5mm），淬火后的马氏体组织也变得细小均匀（图4）。经过850℃淬火+520~620℃回火处理的氧化物强韧化45钢的综合力学性能得到全面改善（表2）。与普通45钢相比，在塑性基本保持不变的条件下，屈服强度至少提高50%，抗拉强度至少提高20%，与此同时，材料的冲击功（Ｖ型缺口）至少提高50%。
图2 氧化物强韧化45钢（a）和普通45钢（b）的热轧态显微组织
图3 850℃淬火后两种45钢试样横截面的硬度分布曲线
图4 850℃淬火后氧化物强韧化45钢（a）和普通45钢（b）的EBSD图
表2 调质处理后氧化物强韧化45钢和普通45钢的力学性能
| 试样 |
回火温度 （℃） |
硬度 HRC |
冲击功 Ak（J） |
屈服强度 ReL（MPa） |
抗拉强度 Rm（MPa） |
断后伸长率 A（%） |
断面收缩率 Z（%） |
| 氧化物强韧化45钢 | 520 | 32 | 111.3 | 937.3 | 995.7 | 14.7 | 64.2 |
| 580 | 24 | 122.3 | 842.9 | 921.0 | 15.8 | 64.6 | |
| 620 | 20 | 140.0 | 773.3 | 830.3 | 19.6 | 65.0 | |
| 普通45钢 | 520 | 23 | 71.0 | 600.0 | 821.0 | 14.5 | 60.0 |
| 580 | 19 | 72.0 | 527.5 | 751.5 | 18.9 | 63.0 | |
| 620 | 17 | 71.0 | 503.0 | 690.0 | 19.3 | 64.1 |
