42CrMoA钢CaO－SiO2－MgO－Al2O3 系夹杂物低熔点区域的控制

巨建涛，郭艳萍，折 媛，张朝晖

（西安建筑科技大学 冶金工程学院，陕西 西安 710055）

脆性不变形夹杂物是造成42CrMoA钢疲劳断裂的主要原因，精炼过程中要合理控制42CrMoA钢中夹杂物的成分，使尽可能生成低熔点塑性夹杂物［1］。因为低熔点塑性夹杂物能随基体一起延伸并与基体保持良好的结合，使夹杂物与钢基体界面的应力集中程度降低，因而可以明显改善钢材的疲劳性能［2－3］。

FactSage热力学软件以吉布斯自由能最小化方法进行有关化学平衡和相平衡计算，可以对指定成分的相图、优势区图等进行计算与分析［4－5］。利用FactSage热力学软件进行有益夹杂物成分设计和优化可以取得预期的效果。

利用FactSage热力学软件对42CrMoA钢中常见的 CaO－SiO2－MgO－Al2O3四元系夹杂物低熔点区域进行计算与分析，在确定最大低熔点区域的基础上，探讨了形成低熔点塑性夹杂物时钢水的成分要求，进而实现对低熔点塑性夹杂物成分的有效控制。

1 基本热力学数据

42CrMoA钢化学成分见表1。

表1 42CrMoA钢的化学成分%

根据钢液的化学成分，钢液亨利活度计算公式为

式中，ai、fi、wi分别为溶质i的活度、活度系数和质量分数。钢液中相关的元素亨利活度系数计算式为

式中：i、j、k代表不同的溶质分别为一阶、二阶相互作用系数。这里忽略了二阶相互作用系数对fi的影响。1 600℃下各元素的活度相互作用系数见表2［6］。

表2 钢液中元素相互作用系数（1 600℃）

2 热力学计算与分析

2．1 CaO－SiO2－MgO－Al2O3 系夹杂物低熔点区域计算

采用FactSage软件中的相图模块对CaOSiO2－MgO－Al2O3夹杂物的熔点进行计算，为夹杂物的高温物性提供相关数据［7－8］。……