随着社会经济的发展,对钢铁材料提出了更高的要求,包括更高的强韧匹配性、更好的焊接性能和优良的抗腐蚀能力等。针状铁素体（acicularferrite,AF）是一种具有大角度晶界、高位错密度和空间互锁结构的组织,能有效细化晶粒,阻止微裂纹扩展,显著提高钢的强度、韧性及抗疲劳性能和可焊接性能等。针状铁素体组织控制对于提高钢的综合性能、改善高强度微合金钢的焊接热影响区韧性以及推动超细晶粒钢种的开发等具有重要意义。针状铁素体通常在夹杂物上形核,夹杂物特性（成分、尺寸、数量等）对针状铁素体的形成至关重要。目前稀土在氧化物冶金技术中得到了较多的应用,稀土夹杂物可以有效诱导针状铁素体形成,稀土和Ti复合处理既能抑制奥氏体晶粒长大又能诱导AF生成,更好地提高钢材焊接热影响区性能,但钢中稀土夹杂物容易聚集长大使其应用受到限制。Mg处理能有效细化含Ti、Al夹杂物,而运用Mg处理细化含稀土夹杂目前还没有相关的系统研究。除了夹杂物,针状铁素体的形成还与C、Mn这些钢中不可或缺的合金元素相关,但目前关于C、Mn对针状铁素体形成的影响缺乏系统研究。本文通过Mg处理细化含稀土夹杂物,获得大量针状铁素体,进一步考察不同C、Mn含量下夹杂物及针状铁素体组织的变化规律,主要结论如下:研究了 Mg含量对La-Ti处理钢中夹杂物成分、尺寸和数密度及针状铁素体组织的影响发现,在稀土加入前添加0.0011%-0.0044%的Mg,可以在钢水中获得细小弥散的MgO·Al2O3或MgO夹杂作为稀土夹杂物形核位点,能有效细化钢中稀土夹杂物,促进针状铁素体组织生成。但当Mg含量为0.0066%时,由于钢水中夹杂物数密度过大,夹杂物间的碰撞会导致细化效果降低。研究了不同Al含量下Mg-La-Ti处理钢中,冶炼及冷却凝固各阶段钢中夹杂物的成分、数密度、尺寸及分布发现,在冶炼过程中,Al含量的提高会导致钢水中Mg加入后生成大量MgO·Al2O3夹杂,使随后在MgO·Al2O3上形核的复合夹杂物容易碰撞聚集。钢水凝固后,提高Al含量导致钢中夹杂物尺寸增大,数密度降低及分布不均匀,主要是高Al实验钢中小尺寸（＜2μm）夹杂物在钢水冷却凝固过程中更容易碰撞聚集长大。研究了不同Al和S含量下Mg-La-Ti处理钢中夹杂物的特性及其诱导AF形核能力,分析了钢中组织的变化规律发现,适当提高S含量促进MnS在夹杂物上析出,能有效提高钢中夹杂物诱导AF形成的能力。有MnS析出的条件下,Al含量的提高主要造成夹杂物数密度降低及分布不均匀,进而对AF组织生成不利。晶格错配度机理及贫锰区机理在AF形核中都发挥了重要作用。本研究中为了获得更多AF组织,应将Al和S含量分别控制在＜0.005%和0.0075%左右。在Mg-La-Ti处理钢中调整C和Mn含量,研究了钢中夹杂物和组织的变化规律发现,C和Mn含量的变化对夹杂物的成分基本没有影响,但对钢中针状铁素体的生成有明显的影响。适当提高Mn含量能有效抑制钢中块状铁素体和珠光体组织生成,从而促进AF的形成,但是钢中Mn含量过高会导致贝氏体的生成对AF生成不利,合适的Mn含量范围为1.13%-1.71%之间。C含量为0.02%时,钢中主要是块状铁素体,当C含量为0.23%时,钢中生成大量珠光体和少量贝氏体,不利于针状铁素体生成,本研究中,适合AF组织生成的碳含量应该控制在0.083%-0.16%之间。系统研究了不同奥氏体化温度、不同冷却速度和等温温度及时间对钢中组织的影响规律可知,当奥氏体化温度低于1200℃时,钢中基本没有针状铁素体生成;在1200℃或1300℃保温20 min后空冷,钢中能有效形成针状铁素体组织。在连续冷却条件下,当C含量为0.11%,Mn含量为1.27%时,AF生成的冷速区间为2-8℃/s,Mg的加入对合适的冷速区间基本没有影响。当C或Mn含量分别为0.22%和2.08%时,适合AF生成的冷速区间缩减,分别为2-3℃/s和2-5℃/s;此时可通过等温处理来获得更多的AF组织,合适的处理条件为1300℃ 下保温20 min后在550℃等温40 s-1200 s。测定了实验钢的力学性能,结果表明在La-Ti处理C-Mn钢中添加适量Mg,虽然对钢材的屈服强度没有明显提升,但可明显提高钢材的塑性及韧性,钢材综合力学性能得到改善。