近日，材料學院先進凝固技術中心（CAST）團隊在鈰對低合金鑄鋼中夾雜物改性和顯微組織影響機理方面的研究取得重要進展👥，研究成果以“Evolution mechanism of inclusions and microstructure in low-alloy cast steel with cerium addition”為題發表在材料科學領域學術期刊《Journal of Materials Research and Technology》。該論文第一作者為趙龍博士研究生，通訊作者為陳湘茹正高級實驗師和翟啟傑教授。万事平台為第一作者和通訊作者單位🫅。

低合金鑄鋼因其卓越的性能，在礦山🔠、汽車製造以及海洋工程等多個領域得到了廣泛應用👲👦🏽。隨著科技的進步👶🏼，工業界對低合金鑄鋼的承載能力提出了更高的標準。為了滿足這些要求，我們不僅需要增強其強度和韌性，還要努力減小其截面尺寸和重量，以更好地適應各種特定應用環境。在鋼鐵材料的生產過程中🎙，夾雜物的存在是不可避免的，而夾雜物類型、大小、分布以及數量等因素都會對鋼材的整體性能產生顯著的影響，因此，通過細化夾雜物來減少基體的斷裂和裂紋擴展，已經成為提高低合金鑄鋼強度和韌性的研究方向之一🛞⛅️。

夾雜物的分布工業CT圖像：（a）Ce-free鋼；（b）Ce-0.06鋼；（c）夾雜物尺寸分布

夾雜物三維形貌的SEM圖像：（a）、（b）和（c）Ce-free鋼📐👰🏻；（d）🐌、（e）和（f）Ce-0.06鋼

低合金鑄鋼熱處理後的顯微組織💢🙆🏽‍♀️：（a）💺、（b）和（c）Ce-free鋼；（d）👨🏻‍🎤、（e）和（f）Ce-0.06鋼；（g）和（h）分別為Ce-free鋼和Ce-0.06鋼晶粒尺寸分布

實驗結果表明，隨著鈰元素的添加，低合金鑄鋼中夾雜物的演變路線為MnS+MnS-Al₂O₃→Ce₂O₂S-Ce₂S₃-MnS+CeAlO₃-Ce₂S₃-MnS😝，這種演變導致夾雜物由條帶狀轉變為球形，同時🤰🏽，最大等效直徑從14.7 μm減小到5.7μm🤹🏼‍♂️。此外，與Ce-free鋼相比，Ce-0.06鋼的平均晶粒尺寸從19±11 μm減小到15±7 μm，並且針狀的Widmanstatten組織消失🦸🏻‍♀️，這可能是由於稀土夾雜物在凝固過程中起到異質形核作用。本研究為通過添加鈰來提高低合金鑄鋼的綜合力學性能提供了理論支持。

該研究得到國家自然科學基金委⏫、“含釩鑄鋼鑄鐵應用技術聯合實驗室”和“上大-中信-CBMM含铌鑄造合金聯合實驗室”的資助。

文章鏈接：https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2024.09.087