具有高强度和高韧度的钢铁材料是最理想的材料。提高钢的强度、塑性和韧性即综合力学性能的重要方法是细化晶粒。细化晶粒、提高钢的使用性能,不断满足用户对钢的更高需求,一直是冶金工作者追求的目标。钢中的第二相粒子对钢的性能有积极的作用。主要表现为:凝固时细化铸态组织、轧制过程中成为再结晶核心以及作为钉扎粒子阻碍晶粒长大。钢中的第二相粒子大都是钢内部析出产生的,很难控制其尺寸及分布。基于其对钢性能的积极作用,通过在熔体中外加超细颗粒的新方法就成为一个值得探索的课题。熔体中外加超细颗粒方法对钢液纯净度的要求不高,其过程较易控制,而且对细化夹杂物、细化原奥氏体晶粒以及后期的加工过程都有作用。本文以Q235低碳钢为实验材料,通过对纳米颗粒进行预分散的方法研究了向熔体中外加纳米陶瓷颗粒SiC的方法并对纳米SiC颗粒在钢液中的热力学稳定性进行分析。通过金相分析、扫描电镜、透射电镜、XRD分析等实验技术,研究加入不同含量纳米陶瓷SiC颗粒对Q235钢的晶粒尺寸、组织结构、性能及钢中夹杂物的影响,并讨论了其细化机理。实验结果表明,采用将超细颗粒预分散的方法可以将纳米SiC颗粒加入高温熔体中。外加的纳米SiC颗粒在Q235钢熔体中可成为形核核心,对铸态组织起到明显细化作用,加入5%纳米颗粒SiC的Q235铸态晶粒组织与未加前的组织相比,晶粒组织细化了4.6倍;组织观察表明,添加纳米SiC后,组织从原来铁素体变为珠光体和铁素体。随SiC含量增多,珠光体含量逐渐增加,组织更加细化、均匀、致密;热力学计算表明,加入的纳米SiC部分溶于钢液中,部分残留在钢液中。随纳米SiC加入量的增加,其在钢液中溶解的比例呈下降趋势,纳米SiC加入量为1%、3%、5%时,其在钢液中溶解的比例分别为45.39%、15.43%、9.43%;纳米SiC加入前钢中的夹杂物主要为MnS、Al2O3、铝硅酸盐。加入SiC后出现了FeO、钙硅酸盐、铁硅酸盐和铁碳化合物。钢中夹杂物的形貌主要有球形、条形和块体。其中MnS的形貌主要为球形和不规则块体,加入纳米SiC颗粒后没有明显的变化,但是条状的铝硅酸盐、铁硅酸盐和铁碳化合物会随着纳米SiC含量的增加向块体转变;加入纳米SiC颗粒前后夹杂物的大小没有明显的变化;与原Q235钢的硬度相比,强化后的Q235钢的硬度明显增加,当纳米SiC的加入量5%时,显微硬度的提高幅度高达147%。