切割钢丝是一种高强度珠光体钢丝,主要用于太阳能光伏产业用硅片的切割加工,是硅片线切割技术的关键耗材。直径极细和强度很高是切割钢丝的两个突出特点,所以用于制造切割钢丝的原型钢应具备较好的强韧性和纯净度。为了达到这一目的,基于文献调研与前期技术积累,本研究选用稀土元素Ce对切割丝用钢C104Cr钢进行处理,探索Ce对C104Cr钢中夹杂物、组织与机械性能的影响。热力学计算表明高真空度下的碳脱氧能够达到甚至超过Ce的脱氧能力,基于这一计算,本实验在熔炼C104Cr钢时采用真空碳脱氧将钢液中的O预脱至较低的水平后再加入Ce,以尽量避免Ce加入钢液后同O结合,铸态钢的成分与夹杂物的分析表明这一工艺是可行的。Ce具有较强的脱硫能力,随着熔炼温度的降低,与钢液中[%Ce]平衡的[%S]越低。因此,在冶炼实验中保持较低的熔炼温度,有利于减少钢液中的硫含量。夹杂物分析结果表明Ce具有较好的变性夹杂的效果,当钢中Ce含量为0.0136%与0.0277%时,钢中夹杂物类型为Ce2O2S、CeS,当Ce含量为0.0389%及以上时,钢中夹杂物除Ce202S、CeS以外还生成了 Ce-S-O-P（As）、Ce-O-P、Ce-P（As）等复合夹杂。钢中发现的Ce-O-P夹杂物有两类:第一类夹杂物的特点是,Ce、P、O三种元素均匀复合,结合能谱分析推测其化学式为CePO4;另一类则为CeP与Ce2O3的分层复合夹杂物。偏析模型计算表明CeP、CeAs的析出时机为钢液凝固末期,根据Ce-S-O-P（As）夹杂物中元素的面分布结果、分层复合的Ce-O-P夹杂物的元素面分布结果,判断位于外层的Ce2O3是CeP析出后发生二次氧化反应的产物。适当含量的Ce能够通过延长珠光体转变孕育期来达到细化珠光体片层间距的效果。当钢中Ce含量达到0.0676%时,奥氏体晶粒内部存在较多的因Ce固溶而产生的晶格畸变,在这些区域里,碳原子异常集中,这导致依赖碳扩散进行生长的珠光体不能正常形核长大,珠光体片层发生粗化。Ce能够通过细化先共析奥氏体来为珠光体团提供更多的形核位置,使其尺寸得到细化。Ce主要通过影响珠光体片层间距来改变C104Cr的显微硬度与强度,其关系符合Hall-Petch关系,钢中Ce含量为0%到0.0389%之间时,显微硬度和抗拉强度随着Ce含量的增加而增加,与此同时钢中的珠光体组织得到细化,当Ce含量达到0.0389%时,显微硬度和抗拉强度达到最高,当Ce含量继续增大至0.0676%时,珠光体片层粗化,显微硬度和抗拉强度下降。当钢中Ce含量在0.0676%以下时,C104Cr钢的塑性与韧性变化不大,当Ce含量继续增大至0.0676%时,塑性与韧性得到提升,这与高Ce含量的钢中珠光体团尺寸得到充分的细化以及晶界、相界的有害残余元素得到净化相关。Ce同P、As的结合形成小尺寸夹杂物有助于避免其在晶界、相界富集,减少有害残余元素对机械性能的破坏。