非金属夹杂物是钢铁产品出现缺陷的主要诱因,尤其是以铝作为主要脱氧剂的钢种,其脱氧产物Al2O3容易聚集成簇状夹杂不易上浮去除,残留在钢中的Al2O3夹杂物在轧制过程中沿轧制方向碎裂为链状夹杂物带,其尖锐的棱角易引发形成空穴和成为应力源,对钢材的冲击韧性和疲劳寿命产生危害,而且在铝镇静钢的浇铸过程中Al2O3夹杂物也是造成水口堵塞的主要因素之一。
目前,国内外研究者尝试采用镁等碱土金属对轴承钢进行夹杂物变质处理,以获得形状和尺寸都比较理想的复合夹杂物。中国东北大学材料与冶金学院和莱芜钢铁集团的研究人员计算了镁对GCr15轴承钢中Al2O3夹杂物进行变质处理的热力学条件,得出当[Als]为0.03%时,钢中存在2.0×10-6%Mg即能对Al2O3夹杂起变质作用,生成MgO·Al2O3。通过实验发现:微量的Mg即能对Al2O3夹杂起变质作用,使Al2O3向MgO·Al2O3甚至MgO转变;镁铝合金变质处理后,形状不定的Al2O3夹杂转变为球形的MgO·Al2O3夹杂物且复合有CaS,钢中还观察到MgO的生成,变质效果十分显著;镁铝合金处理优化了夹杂物的尺寸分布,大于5μm尺寸的夹杂物比例明显减少,小于5μm尺寸的夹杂物比例升高,说明镁有细化夹杂物尺寸的作用。(余冶)