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摘 要：本文首先介绍了氧化物冶金技术的内涵及发展历程，而后分析了技术应用的机理，最后对其新发展趋势进行了探讨，对未来氧化物冶金技术的应用有一定的指导意义。
关键词：氧化物冶金；机理；新发展
长期以来，业界都将钢水中的夹杂物看做是有害杂质，并将其看作是钢材缺陷形成的重要原因。但是，实践证明，直径在50um以上的杂质才会对钢水的形成过程造成干扰，影响钢的性能。氧化物冶金技术的影响能够控制夹杂物的大小、尺寸等，反而能够提升钢材的性能。下文将对氧化物冶金技术的发展历程和新发展进行探讨。
一、氧化物冶金技术内涵及发展历程
所谓氧化物冶金，就是充分利用钢材炼制过程中所生成的那些尺寸相对较小、成分在可控制范围之内的氧化物，其中也夹杂部分硫化物等，从中析出形核点，以用来改变钢材的内部组织结构和钢材的晶粒度，提高钢材的韧度和焊接性能，也能扩展钢材的适用范围。这样一来，钢材生产过程中产生的边角料也能得到很好的利用。
氧化物冶金技术自出现以来，已经获得了较大的发展。第一代氧化物冶金技术充分应用了TIN粒子的性能，改变了HAZ的韧度，从而提高钢材的性能。TIN粒子主要具有两种特性：第一，在高温焊接状态下能够保持较强的稳定性，温度一般会达到1400度以上；第二，粒子分散性。TIN粒子的尺寸不断下降，降到0.05μm，能够有效地抑制晶体的粗化，粒子不断增多，尺寸会不断下降。早在上个世纪七十年代左右，日本公司就重视TIN粒子的积极作用，并利用其良好的性能研制出焊接性能更好的钢材。但是，必须注意，在焊接温度达到1400度左右时，TIN的体积会扩大，并发生部分溶解。由此看出，第一代氧化物冶金技术有一定的限制。
第二代氧化物冶金技术则充分应用了Ti2O3的夹杂，使HAZ的韧性大大提高。Ti2O3夹杂的优良稳定性，也能够使其内部形成针状的铁素体。另外，钢材中还加入了少量的B，能够促进IAF的形成。同时，Ti2O3还具有阳粒子空位，夹杂周围也会形成亲硼区和贫锰区，成为优先形核心。针状铁素体的位错密度在10毫米左右，其晶体学取向混乱无序，能够有效的防止裂纹的扩展。HAZ的韧性可以通过提高其组织中的IAF来实现。总得来说，Ti2O3粒子能够在焊接过程的高温之下保持足够的稳定，在焊接热循环的高温下稳定存在，不发生固溶或者长大，但是其粒径较大，不能很好地抑制奥氏体晶粒的长大。国内已开展了许多针对利用Ti2O3夹杂的第二代氧化物冶金技术研究工作。
二、氧化物冶金机理分析
氧化物冶金技术的作用机理主要在于如下几个方面：第一，应变诱导机理。这种理论认为钢铁中的各种非金属夹杂物的膨胀系数相对偏低，在冷却过程中这些夹杂物周围的晶粒会发生相应的变化，形成应力场，从而提供激活能量在非金属夹杂物上形成，并逐渐长大。形核中含有较多的MnS，其热膨胀系数与奥氏体十分接近。当然，该机理也难以说该明此点。
第二，低界面能机理。钢中所含有的非金属的夹杂物与铁素体之间能够形成较小的错配度，使得后者形核得界面能从某种程度上下降，这也使形核的过程更为简单。晶内铁素体可以以MnS、TiN、VC、VN作为形核质点形核析出。但是，该理论并不能解释Ti 2O 3诱发晶内铁素体形核这一事实。
第三，阳离子空位机理。金属基体上的Fe 通过阳离子空位进行扩散，阳离子空位蕴含于所有Ti 的氧化物。Ti2O 3 析出的形核质点，可以成为成为晶内铁素体形核核心。但这一机理无法解释富TiO 未能诱发晶内铁素体形核析出的原因。
第四，贫Mn 区机理。该机理体系下，钢中夹杂物Ti 203由于浓度较高，很容易被其周围的Mn 吸附到Ti 2O 3夹杂周围或者内部，如果Mn不能得到有效的补充，就会在具有阳离子空位的夹杂物周围出现一个贫锰区。
就当前来说，氧化物冶金技术已经取得了较好的应用效果。首先，氧化物冶金技术的应用极大影响了韧性改善技术，提高了钢材性能，扩大了其使用范围。
三.氧化物冶金技术发展趋势
氧化物冶金技术的出现及应用使更多的学者高度关注夹杂物的重要作用。而现代科学技术的发展也帮助人们加深了这种认识，但是氧化物冶金技术再实践种的应用效果却没有充分发挥出来。但是，未来该技术的应用前景十分广阔。
第一，钢中氧化物夹杂成分的分布控制技术的研究将会更为深入。氧化物冶金技术应用过程中的重大难点就是如何从钢水中获得大量的分散的熔点较高的氧化物夹杂。国内外学者都进行了大量的研究。研究发现，晶粒的粗化率的高低从很大程度上是由钢水的初始氧的质量分数所决定的，而钢水中夹杂物的大小与其中加入的脱氧剂的量也有密切关系。脱氧剂在钢水中的添加顺序能够影响各种细小颗粒的形成。还有研究发现，钢水冷却速度与其中析出物体的大小关系密切，随着钢水的不断凝固，钢水中的析出物的量也逐渐下降。析出物中的直径在10um以上的氧化物的内部成分会发生相应的变化。氧化物的尺寸大小会对氧化物成分和其冷却速度之间的关系产生较大的影响。
第二，未来要积极寻找新的粒子，这些粒子要具有良好的钉扎效果，并可以将纳米级别的夹杂物混入钢水中，从而得到需要的超细晶组织。研究者应该努力拓宽氧化物冶金技术的研究范围，争取获得第二相粒子。
第三，要进一步探究晶内铁素体形核的相关理论，并致力于形成相关的机制，完善理论体系，也能为其性能的提升提供中药的支持。
第四，要努力实现氧化物冶金技术的全面、综合应用，从而实现更好的组织细化效果。
未来，氧化物冶金技术的发展将会向着更好的钉扎作用、形核作用、钢扎与形核相互作用的方向发展，其应用范围进一步拓展，能够与TMCP技术相互作用，呈現出更好的发展趋势。
四.总结
随着人们对钢水中夹杂物变相过程认知水平的不断提高，氧化物冶金技术的应用也受到了更多的关注和重视。氧化物冶金技术的应用提高了冶金工作的效率，提高了其产出能够从根本上提高冶金企业的经济效益。
参考文献
[1]陈晓，卜勇，习天辉.武钢大线能量焊接系列钢的研发进展[J].中国材料进展.2011（12）
[2]付魁军，及玉梅，王佳骥，刘芳芳.大线能量焊接用船体结构钢的研究进展[J].鞍钢技术.2011（06）
（作者单位：辽宁科技学院）
关键词：氧化物冶金；机理；新发展
长期以来，业界都将钢水中的夹杂物看做是有害杂质，并将其看作是钢材缺陷形成的重要原因。但是，实践证明，直径在50um以上的杂质才会对钢水的形成过程造成干扰，影响钢的性能。氧化物冶金技术的影响能够控制夹杂物的大小、尺寸等，反而能够提升钢材的性能。下文将对氧化物冶金技术的发展历程和新发展进行探讨。
一、氧化物冶金技术内涵及发展历程
所谓氧化物冶金，就是充分利用钢材炼制过程中所生成的那些尺寸相对较小、成分在可控制范围之内的氧化物，其中也夹杂部分硫化物等，从中析出形核点，以用来改变钢材的内部组织结构和钢材的晶粒度，提高钢材的韧度和焊接性能，也能扩展钢材的适用范围。这样一来，钢材生产过程中产生的边角料也能得到很好的利用。
氧化物冶金技术自出现以来，已经获得了较大的发展。第一代氧化物冶金技术充分应用了TIN粒子的性能，改变了HAZ的韧度，从而提高钢材的性能。TIN粒子主要具有两种特性：第一，在高温焊接状态下能够保持较强的稳定性，温度一般会达到1400度以上；第二，粒子分散性。TIN粒子的尺寸不断下降，降到0.05μm，能够有效地抑制晶体的粗化，粒子不断增多，尺寸会不断下降。早在上个世纪七十年代左右，日本公司就重视TIN粒子的积极作用，并利用其良好的性能研制出焊接性能更好的钢材。但是，必须注意，在焊接温度达到1400度左右时，TIN的体积会扩大，并发生部分溶解。由此看出，第一代氧化物冶金技术有一定的限制。
第二代氧化物冶金技术则充分应用了Ti2O3的夹杂，使HAZ的韧性大大提高。Ti2O3夹杂的优良稳定性，也能够使其内部形成针状的铁素体。另外，钢材中还加入了少量的B，能够促进IAF的形成。同时，Ti2O3还具有阳粒子空位，夹杂周围也会形成亲硼区和贫锰区，成为优先形核心。针状铁素体的位错密度在10毫米左右，其晶体学取向混乱无序，能够有效的防止裂纹的扩展。HAZ的韧性可以通过提高其组织中的IAF来实现。总得来说，Ti2O3粒子能够在焊接过程的高温之下保持足够的稳定，在焊接热循环的高温下稳定存在，不发生固溶或者长大，但是其粒径较大，不能很好地抑制奥氏体晶粒的长大。国内已开展了许多针对利用Ti2O3夹杂的第二代氧化物冶金技术研究工作。
二、氧化物冶金机理分析
氧化物冶金技术的作用机理主要在于如下几个方面：第一，应变诱导机理。这种理论认为钢铁中的各种非金属夹杂物的膨胀系数相对偏低，在冷却过程中这些夹杂物周围的晶粒会发生相应的变化，形成应力场，从而提供激活能量在非金属夹杂物上形成，并逐渐长大。形核中含有较多的MnS，其热膨胀系数与奥氏体十分接近。当然，该机理也难以说该明此点。
第二，低界面能机理。钢中所含有的非金属的夹杂物与铁素体之间能够形成较小的错配度，使得后者形核得界面能从某种程度上下降，这也使形核的过程更为简单。晶内铁素体可以以MnS、TiN、VC、VN作为形核质点形核析出。但是，该理论并不能解释Ti 2O 3诱发晶内铁素体形核这一事实。
第三，阳离子空位机理。金属基体上的Fe 通过阳离子空位进行扩散，阳离子空位蕴含于所有Ti 的氧化物。Ti2O 3 析出的形核质点，可以成为成为晶内铁素体形核核心。但这一机理无法解释富TiO 未能诱发晶内铁素体形核析出的原因。
第四，贫Mn 区机理。该机理体系下，钢中夹杂物Ti 203由于浓度较高，很容易被其周围的Mn 吸附到Ti 2O 3夹杂周围或者内部，如果Mn不能得到有效的补充，就会在具有阳离子空位的夹杂物周围出现一个贫锰区。
就当前来说，氧化物冶金技术已经取得了较好的应用效果。首先，氧化物冶金技术的应用极大影响了韧性改善技术，提高了钢材性能，扩大了其使用范围。
三.氧化物冶金技术发展趋势
氧化物冶金技术的出现及应用使更多的学者高度关注夹杂物的重要作用。而现代科学技术的发展也帮助人们加深了这种认识，但是氧化物冶金技术再实践种的应用效果却没有充分发挥出来。但是，未来该技术的应用前景十分广阔。
第一，钢中氧化物夹杂成分的分布控制技术的研究将会更为深入。氧化物冶金技术应用过程中的重大难点就是如何从钢水中获得大量的分散的熔点较高的氧化物夹杂。国内外学者都进行了大量的研究。研究发现，晶粒的粗化率的高低从很大程度上是由钢水的初始氧的质量分数所决定的，而钢水中夹杂物的大小与其中加入的脱氧剂的量也有密切关系。脱氧剂在钢水中的添加顺序能够影响各种细小颗粒的形成。还有研究发现，钢水冷却速度与其中析出物体的大小关系密切，随着钢水的不断凝固，钢水中的析出物的量也逐渐下降。析出物中的直径在10um以上的氧化物的内部成分会发生相应的变化。氧化物的尺寸大小会对氧化物成分和其冷却速度之间的关系产生较大的影响。
第二，未来要积极寻找新的粒子，这些粒子要具有良好的钉扎效果，并可以将纳米级别的夹杂物混入钢水中，从而得到需要的超细晶组织。研究者应该努力拓宽氧化物冶金技术的研究范围，争取获得第二相粒子。
第三，要进一步探究晶内铁素体形核的相关理论，并致力于形成相关的机制，完善理论体系，也能为其性能的提升提供中药的支持。
第四，要努力实现氧化物冶金技术的全面、综合应用，从而实现更好的组织细化效果。
未来，氧化物冶金技术的发展将会向着更好的钉扎作用、形核作用、钢扎与形核相互作用的方向发展，其应用范围进一步拓展，能够与TMCP技术相互作用，呈現出更好的发展趋势。
四.总结
随着人们对钢水中夹杂物变相过程认知水平的不断提高，氧化物冶金技术的应用也受到了更多的关注和重视。氧化物冶金技术的应用提高了冶金工作的效率，提高了其产出能够从根本上提高冶金企业的经济效益。
参考文献
[1]陈晓，卜勇，习天辉.武钢大线能量焊接系列钢的研发进展[J].中国材料进展.2011（12）
[2]付魁军，及玉梅，王佳骥，刘芳芳.大线能量焊接用船体结构钢的研究进展[J].鞍钢技术.2011（06）
（作者单位：辽宁科技学院）