Page 77 - 机械工程材料2025年第三期

魏慧慧，等：稀土元素镧对Q355B低合金高强度钢组织和性能的影响

表1 添加和未添加镧试验钢的化学成分
Table 1 Chemical composition of test steels with and without La
质量分数/%
试验钢
C Si Mn P S O La
未添加镧试验钢 0.145 0.282 1.33 0.016 0 0.002 0.020
添加镧试验钢 0.146 0.289 1.33 0.016 2 0.002 0.018 0.002 1

10 mm×10 mm×55 mm的冲击试样，采用NI 750 面积为10 mm×10 mm的腐蚀试样，用树脂镶嵌，采
型冲击试验机进行室温冲击试验，冲击速度为 用Zeiss Sigma 300型场发射扫描电镜观察试样表面
5 m· s −1 。采用Zeiss Sigma 300型场发射扫描电镜 和截面的微观形貌；在锈层中刮取适量锈粉末后，采
（SEM）观察冲击断口形貌。在试验钢上截取尺寸 用X pert PRO MPD型X射线衍射仪（XRD）进行物
为40 mm×60 mm×5 mm的腐蚀试样，按照TB/T 相分析，采用钴靶，K α 射线，工作电压为35 kV，工
2375—1993《铁路用耐候钢周期浸润试验方法》， 作电流为50 mA，扫描范围为20°~90°，扫描速率为
采用CHZJ1200 型腐蚀试验机进行 72 h周期浸润 5 （ °）· min −1 ，采用Jade和Origin软件处理数据。

腐蚀试验，腐蚀液采用初始浓度为（1.0±0.05） × 2 试验结果与讨论
−2 −1
10 mol · L NaHSO 3 溶液，试验温度为室温；采
用精度为0.000 01 g的BS224S型电子天平称取试验 2.1 显微组织
前后试样的质量，计算腐蚀质量损失率，计算公式为 由图1可以看出，2种试验钢的显微组织均为铁
(

W = 10 6 ( m 0 -m 1 ) / 2 ab +bc +ac ) t   （1） 素体+珠光体。未添加镧时试验钢的珠光体带状组

［12］
；添加镧后钢
织明显，这是由钢中元素偏析所致
式中：W为腐蚀质量损失率，g·m −2 ·h −1 ；m 为试 中珠光体带状组织明显减少，与未添加镧相比虽然
0
样的原始质量，g；m 为试验后试样的质量，g；a为试 未有晶粒明显细化现象，但晶粒尺寸均匀性有所改
1
样的长度，mm；b为试样的宽度，mm；c为试样的厚 善。可见，稀土元素镧的加入可以降低Q355B钢中
t
度，mm；为试验时间，h。 元素偏析程度，减少带状组织，并提高晶粒尺寸的均
利用线切割方法在腐蚀试验后的试样上截取表 匀性。

图 1 未添加和添加镧试验钢的显微组织
Fig. 1 Microstructures of different test steels without (a) and with (b) La
由图2可以看出，未添加镧时钢中存在棱角分明 基体的破坏程度，减少应力集中，改善冲击性能。可
的串状夹杂物，尺寸约为267 μm，而添加镧后钢中 知，稀土元素镧可以起到净化钢液、改性夹杂物的作
［5］
存在球状夹杂物，尺寸约为10 μm。对夹杂物的成分 用，与前人研究结果一致 。
进行EDS分析得到，未添加镧时钢中夹杂物的主要 2.2 力学性能
未添加和添加镧的试验钢的屈服强度分别为
成分（质量分数/%）为32.8Al，52.5O，判断为Al 2 O 3
夹杂物；该夹杂物会破坏钢基体的连续性，从而降低 383.5，381.2 MPa，抗拉强度分别为518.7，517.5 MPa，
钢基体的冲击性能。添加镧后钢中球状夹杂物的成 断后伸长率分别为32.3%，33.0%。可知，稀土元素
分（质量分数/%）为41.0O，11.3La，5.1S，推测该夹 镧对试验钢拉伸性能的影响不大，这与稀土元素镧
杂物为稀土复合硫氧化物。球状夹杂物可降低对钢 对晶粒晶化作用不明显的现象相吻合。未添加和添
69