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随着我国钢铁积蓄量的迅速增加和基于环境保护的要求,废钢成为钢铁生产的主要原料是必然的发展趋势。作为废钢中的主要残余元素之一,锡的氧化势低于铁,在当前冶炼工艺条件下很难脱除,会随着废钢的循环利用逐渐在钢中累积。锡会在钢液凝固过程中产生偏析,在热加工过程中会发生晶界偏聚和氧化富集,影响钢材的热加工和力学性能。探讨锡对钢材性能的影响规律和作用机理,确定锡在钢中的允许含量,对于提高钢材质量和废钢利用具有重要的现实意义。本文从高碳钢中锡的赋存形式、微观组织等角度出发,研究了Sn含量在0.003~0.120%范围内变化时高碳钢的力学性能、高温氧化性能以及高温氧化动力学特性。结果表明,锡通过影响高碳钢的索氏体片层间距来影响其力学性能,而并不显著影响其组织类型。锡含量在0.003~0.120%范围内增加时,索氏体片层间距先减小后增大,并在锡含量为0.060%时达到最小值0.16μm。屈服强度和抗拉强度均与索氏体片层间距变化趋势相反,且均在锡含量为0.060%时取得最大值,分别为1064.77MPa和1333.25MPa。而伸长率、断面收缩率和冲击吸收功均随着锡含量的增加而减小。锡的存在也会影响高碳钢的高温氧化性能。高碳钢在990~1110℃温度范围内氧化时,锡会在氧化层中显著偏聚。氧化时间在1800~10800s范围内增加时,表面氧化层的层数会增多,氧化层之间气隙的存在会显著抑制选择性氧化过程中锡的扩散。锡含量在0.003~0.120%范围内增加时会导致锡的富集位置从靠近基体侧逐渐向氧化层表面迁移。锡含量对高碳钢高温氧化特性的影响体现为氧化增重和氧化激活能两个方面。锡含量的增加会抑制氧化前期的增重,其抑制效果随着氧化温度的升高逐渐减弱。氧化增重曲线仅在990℃条件下符合抛物线规律,升高温度会显著加快氧化过程。随着锡含量的增加,氧化激活能先显著增大后逐渐减小,并在锡含量为0.060%时达到最大值737.635kJ/mol。为了得到良好的综合力学性能和保证钢材热加工性能,应将锡含量控制在0.060%以下。