重轨钢铸坯和钢轨加热过程中MnS夹杂转变机制

主要论述了不同加热保温过程对重轨钢中MnS夹杂物的影响。试验结果表明钢轨中大尺寸长条状MnS夹杂物分裂成小尺寸短粗状的粒子,当均热时间超过3.5 h,长度大于80μm的MnS夹杂物数量减少,尺寸小于5μm的MnS夹杂物数量增加;而在铸坯中的变化不明显。其行为遵循Ostwald熟化机制,保温时间越长,MnS颗粒就越大。温度在850℃时S为扩散控制性元素,MnS易分裂。铸坯内MnS夹杂物三维形貌有板片状、长条状和不规则状;在铸坯轧制成钢轨的过程中,MnS的形貌随着钢基体沿着加工方向延伸成条带状。采用Scheil模型计算出凝固分率为0.94时,才有较纯的MnS夹杂物开始析出,其形貌易受到晶界的影响。MnS夹杂物形成的限制性因素是[%Mn]·[%S]浓度积和温度。在[Mn]含量不变条件下,只有降低[S]含量,且采用强冷,才能降低Mn和S在凝固前沿的聚集,从而进一步降低MnS夹杂物析出数量和减小尺寸。