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论文以低碳钢为研究对象,研究了不同镁含量(0%、0.0016%、0.0021%、0.0033%和0.0064%)对低碳钢夹杂物特征(形貌、类别、成分、尺寸和分布)、显微组织、力学性能的影响,分析了低碳钢中夹杂物诱导IAF形核的机制。研究结果表明:(1)镁合金化可使低碳钢中夹杂物改性。镁合金化后低碳钢中单独的氧化铝夹杂和硫化锰夹杂均改性为圆形或近似圆形的尖晶石类复合夹杂物(主要为氧化镁-氧化铝-二氧化硅-硫化锰类复合夹杂物);镁含量为0.0064%时,夹杂物为氧化镁-二氧化硅-氧化锰类复合夹杂。(2)镁合金化可有效细化低碳钢中夹杂物,并使之分布更加弥散。钢中镁含量增加,夹杂物尺寸减小,单位体积夹杂物数量增多,分布更加均匀;钢中镁含量为0.0064%时,夹杂物平均尺寸在1.12μm左右,单位体积夹杂物粒子数量达到了16.18×105个·mm-3,在钢液中分布更加弥散。(3)镁合金化可有效细化低碳钢的凝固组织,随着钢中镁含量的增加,其组织更为细密,镁合金化低碳钢产生的镁铝复合夹杂物,可诱导IAF形核,钢中镁含量增加,IAF所占体积增大。钢中镁含量达到0.0064%时,由于固溶镁对组织的影响超过了夹杂物对组织的影响,显微组织表现为大量的GB组织,未发现有IAF组织。(4)Al-O-Mg系复合夹杂物诱导IAF形核的机制符合最小错配度机制。在(100)Mg O·Al2O3|(100)αFe方向上镁铝尖晶石类复合夹杂物与α相之间具有较低的错配度(错配度值为1.0%),可以作为IAF的有效核心诱导其形核。(5)镁合金化可以显著提高低碳钢的强度和塑性。相比镁含量为0%、0.0016%、0.0021%和0.0064%的低碳钢,镁含量为0.0033%的低碳钢屈服强度、抗拉强度最高,其中抗拉强度为576.26 Mpa,屈服强度为437.17 Mpa。(6)五组镁含量下,镁含量为0.0064%的低碳钢塑性最好。经定性和定量分析拉伸断口形貌,判断不同镁含量下低碳钢的拉伸断口均为韧性断裂。随着镁含量降低,拉伸断口处韧窝平均直径降低,韧窝平均密度增多,镁含量为0.0064%的低碳钢中,断口处韧窝平均直径约3.38μm,韧窝平均密度0.315个/μm2。