钢中MnS 有多种析出形态，如球形或液滴形、树枝状或棒状、片状、角状或多面体状以及不规则状，不同形态MnS的分布状况也不相同，对钢的加工和使用性能有着重要影响。受研究方法和实验手段的限制，钢中不同形态MnS 的形成机理与转变机制尚不明确，本项目首先调研了国内外含硫钢中MnS的控制现状，之后以Fe-Mn-S 三元体系为基础通过钼丝炉实验系统研究合金元素C、Si、Al、Zr等对MnS 形态的影响，并通过定向凝固实验重点研究凝固动力学因素对不同形态MnS 的形成与转变的影响，最后通过高温共聚焦扫描电镜观察与定向凝固实验验证不同形态MnS 的形成机理，研究发现：国外含硫易切削非调质钢中MnS可能主要为第Ⅲ类，呈弥散状分布，形态趋于纺锤形，而国内主要为第Ⅱ类MnS，分布不均匀，形态趋于细长形；随着锰、硫含量的增加，MnS形态从球型第Ⅰ类逐渐向长条状第Ⅱ类转变；随着碳含量的增加，MnS逐渐由条状第Ⅱ类向第Ⅲ类以及不规则类转变；氧含量的变化对MnS的形成过程产生很大影响，当氧硫比高于约0.05左右时，在凝固初期形成大量的MnO系低熔点液态氧化物，促进了MnS的形成方式从共晶形式向偏晶形式转变，形成Ⅰ类MnS；向钢中加入锆促进了MnS从Ⅱ类向Ⅲ类转变，随着钢中酸溶铝含量的增加，MnS从Ⅱ类向Ⅲ类转变，当酸溶铝含量为0.038%及以上时，MnS完全为第Ⅲ类；第Ⅰ类MnS是由分离偏晶反应形成的，即两相单独变化，没有直接的溶质交换；第Ⅱ类MnS（包括ⅡR、ⅡS、ⅡF）是由共晶反应所形成的，其不同形态是由共晶反应中MnS体积分数不同所导致的；第Ⅲ、Ⅳ类以及不规则MnS都是由分离共晶反应所形成的，其形成过程受C、Si、Al等元素以及冷却速率的影响；分离共晶所产生的MnS，其形态的不同是受MnS过饱和度所影响的，在特别高的过饱和度下形成树枝状第Ⅳ类MnS；在低饱和度下形成第Ⅲ类MnS；过饱和度处于两者之间则形成中间型不规则MnS。通过本项目的研究揭示了不同形态MnS 的形成机理与转变机制，为实现对钢中MnS 的控制，改善钢的加工和使用性能提供了科学依据。 2100433B