硫化物生成的规律

《钢中非金属夹杂物含量的测定标准评级图显微检验法》[GB/T 10561—2005/ISO 4967：1998（E）]规定：

A类（硫化物类）：具有高的延展性，有较宽范围形态比（长度/宽度）的单个灰色夹杂物，一般端部呈圆角。

S在γ-Fe中最大的固溶度从w（S）为0.0012%（650℃）到w（S）0.0324%（900℃）。但在室温时，S在Fe中几乎没有固溶度。在高温时，溶液Fe中的S随着温度降低将以FeS的形式析出。所以Fe-S系中的主要夹杂物为FeS。当加入Mn后，夹杂物类型将发生FeS→（Fe，Mn）S→MnS的变化，这个变化的最终产物视含Mn量的多少而定，在一般钢中硫化物很少以单相MnS存在，而是形成（Fe，Mn）S复合硫化物。

有关资料介绍，MnS或（Fe，Mn）S的形态随钢的成分、冶炼工艺的不同而有所区别，其形态可分三类，如图3-34所示：

Ⅰ类MnS：在用Si脱氧的沸腾钢中出现，常与氧化物复合，如MnO、SiO₂基体上析出的MnS虽为树枝状，仍属Ⅰ类MnS。

Ⅱ类MnS：在用Al脱氧的钢中出现，所用Al量过剩时，在晶界上以共晶形式凝固。

Ⅲ类MnS：在用过量Al脱氧的钢中出现，呈不规则的角状，任意分布。

(www.xing528.com)

图3-34 钢中硫化物的三种形态

a）Ⅰ类硫化物 b）Ⅱ类硫化物 c）Ⅲ类硫化物

钢中S含量和冷却速度对MnS或（Fe，Mn）S的形态有影响，生成Ⅱ类MnS的量，随S含量和冷却速度增加而增多，而Ⅰ类MnS和Ⅲ类MnS几乎不受钢中S含量的影响，只随钢的冷却速度增大而减少。凝固过程中，硫化物在树枝晶间析出，亦经常以钢液中已存在的氧化物为核心析出。这类夹杂物的尺寸通常较小（＜10μm）。

硫化物是具有高延展性、有较宽范围形态比（长度/宽度）的单个夹杂物，如图3-35所示。硫化物一般端部呈圆角，长度为10～30μm。除单质硫化物，硫化物中还常有D类球状氧化物类、尖晶石、氮化物等夹杂物镶嵌在其中。在有些情况下，CaS或MnS沉淀在钢液中复合夹杂物的表面上，形成CaS或MnS壳，有时在硫化物上镶嵌角状的TiN颗粒。

图3-35 各种形态和尺寸的硫化物形貌