应变速率对Q460连铸坯高温力学性能的影响

摘要：采用Gleeble-3500热模拟试验机和金相法测试了不同应变速率下建筑用钢Q460连铸坯的高温力学性能,获得了600~1200℃范围内Q460连铸坯的高温强度、热塑性和最终室温组织随拉伸温度和应变速率的变化规律。结果表明,当Q460连铸坯在较高的应变速率（10s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率随着拉伸温度的升高而升高,没有出现高温脆性区;在较低的应变速率（10-3s-1）下进行高温拉伸时,试样的断面收缩率出现了2个脆性区,第1个在1100℃至熔点温度,第2个脆性区间在700℃附近。总体来说,实验钢种的高温断面收缩率均大于65%,表明建筑用钢Q460连铸坯具有较好的高温热塑性。此外,同一应变速率下,Q460连铸坯的抗拉强度随着拉伸温度的升高而降低,而伸长率随着拉伸温度的升高而升高。     

Q460C连铸板坯的高温塑性

 在Gleeble 1500热模拟机上测定了Q460C连铸坯的热塑性,深入分析了钢Q460C的高温脆化机理,确定了连铸坯的最佳矫直温度。结果表明,钢Q460C高温脆化受变形速率的影响较大,在第Ⅲ脆性区变形速率越低脆化越严重,实验用钢Q460C的低塑性区确定在660~985 ℃,连铸坯顶弯、矫直温度应高于985 ℃,有利于提高塑性,避免连铸坯表面裂纹的产生。     

含铌微合金高强度钢Q345C连铸坯的热塑性

 通过Gleeble-2000 试验机研究了Q345C钢连铸坯的高温热塑性。利用扫描电镜、金相显微镜、透射电镜观察了第Ⅰ、Ⅲ脆性温度区内拉伸试样断口部位的显微组织及形貌,分析了动态再结晶、相变、析出物等对微合金化钢高温延塑性的影响。结果表明：在1×10-3/s应变速率下, Q345C钢存在两个脆性温度区,即第Ⅰ脆性区（1200～1300℃）和第Ⅲ脆性区（600～875℃）,无第Ⅱ脆性区出现;最高塑性出现在1050℃左右,断面收缩率（Z）达到85.8%;在第Ⅲ脆性区,沿奥氏体晶界析出膜状铁素体抗拉能力较低,晶界处存在夹杂物以及微合金元素的析出物,是钢的热塑性降低的主要原因。     

温度和变形参数对Q345C钢连铸坯热塑性的影响

用Gleeble-2000热模拟机研究了Q345C钢250 mm×1 300 mm连铸坯热履历-连铸坯冷却过程和冷坯加热过程(300～1 320℃)的温度变化,应变速度(3～3×10-4 s-1)和降温速率(1～20℃/s)对热塑性的影响。结果表明,Q345C钢从1320℃冷却到钢的第Ⅲ脆性区,冷却速度越高,钢在第Ⅲ脆性区塑性越差;在600～850℃,连铸坯冷装加热后的热塑性要好于从液态直接冷却到这个温度区间的热塑性;在钢的第Ⅲ脆性区内,钢的热塑性随变形速率增大而变好。     

Q235B 薄板坯高温塑性的研究

根据Gleeble1500热/应变模拟试验机测试的CSP薄板坯连铸工艺生产的成分(%)为0.16~0.20C,0.020~0.060Al_t Q235B钢的70 mm ×1 500 mm薄板坯600~1400℃热塑性曲线,得出连铸坯第Ⅲ脆性区为700~900℃,如在此温度范围矫直,铸坯易产生裂纹。通过扫描电镜分析断口形貌和电子探针的成分分析,得出形变诱导铁素体呈网状析出和奥氏体在低温区域析出氮化物(AlN)导致铸坯脆化。     

微合金Q345B板坯连铸的高温塑性

为了研究含V、Ti、Nb微合金Q345B结构钢的高温塑性,利用Gleeble-1500D热模拟试验机对其进行热拉伸试验,分析了在应变速率为1.5×10-3s-1、变形温度700～1 300℃(Δt=100℃)变形条件下的断裂强度和断面收缩率随温度的变化情况。确定Q345B结构钢存在两个脆性区间,即第Ⅰ脆性温度区间为熔点温度1 300℃,第Ⅲ脆性温度区间为850～740℃。通过扫描电镜和光学显微镜对断口形貌及其组织进行了观察,明确了断裂原因,为连铸生产提供一定的理论指导。     

Fe--22Mn--0.7CTWIP钢的热塑性与断裂机制

基于Gleeble-1500热力模拟试验机测定了Fe-22Mn-0.7C TWIP钢和Q235钢700~1300℃范围内的静态拉伸行为.采用光学显微镜、扫描电子显微镜、能谱仪、电子探针微区分析等技术表征两钢种不同温度下的变形特征和断口形貌.通过分析基体化学成分、相体积分数、晶粒尺寸、凝固缺陷等因素探讨TWIP钢铸态热塑性的变化规律及其影响机制.研究结果表明,Fe-22Mn-0.7C TWIP钢700~1250℃范围内的铸态抗拉强度高于Q235,而其断面收缩率低于40%,且断口均以沿枝晶间断裂方式为主.晶粒细化和控制溶质显微偏析有利于提高TWIP钢热塑性,与基体均质性改善有关.此外,增加应变速率TWIP钢拉伸强度和断面收缩率同时增大.      

SS400含硼钢连铸坯的高温力学性能

 为了避免和减轻SS400含硼钢连铸坯表面裂纹,采用Gleeble-1500热模拟试验机对SS400含硼钢连铸坯的高温力学性能进行了测试,获得其在650～1350 ℃范围内热延塑性和高温强度的特性。试验结果表明,SS400含硼钢连铸坯的高温强度较低,且其高温强度随温度的升高而下降。SS400含硼钢的塑性区间仅在1 000～1 100 ℃温度范围内,该温度范围内试样的断面收缩率均大于90%;SS400含硼钢的低塑性区间较宽,第Ⅲ脆性温度区间为700～950 ℃,主要原因是硼在晶界的偏聚以及BN等第二相粒子在晶界析出后脆化晶界;局部区域的重熔也降低了SS400含硼钢在1 150～1 250 ℃温度区间内的塑性。     

含钒低合金钢铸坯高温延塑性研究

采用Gleeble-1500热模拟试验机测试了含钒低合金钢铸坯的高温延塑性,利用扫描电镜、金相显微镜对断口形貌及金相组织进行分析。低合金钢的第Ⅰ脆性温度区在Ts~1 370℃之间,第Ⅲ脆性温度区在915~710℃之间。第Ⅲ脆性区间由奥氏体低温域晶界滑移楔形裂纹造成的沿晶脆性断裂和奥氏体晶界先共析铁素体薄膜造成的沿晶韧性断裂两部分组成。钢中的V对钢的第Ⅲ脆性凹槽的影响比较大,脆化向低温区域延伸。     

High-Temperature Mechanical Properties of Shipbuilding Steel BC in Continuous Casting

The mechanical property of shipbuilding steel BC has been studied by means of tensile test at various temperatures from 700 ℃ to 1000℃ with theGleeble-1500D thermo-mechanical simulator.The results indicate that the yield strength and tensile strength of steel have an analogous change pattern as temperature decreasing,and the transition in variation rate of strength occurs at 800℃ in both of them;the hot ductility trough of steel BC is a temperature range from 725℃ to 800℃,while the best hot ductility ranges from 875℃ to 1000℃ with the ductility value over 80%.For the sake of understanding the fracture mechanism of the steel,fracture surface and microstructure of the specimens have been examined by scanning electron microscope and metalloscope correspondingly.The results show that both the second phase particles and the pro-eutectoid ferrite surrounding the austenite boundaries play a significant role to the variation of hot ductility of steel BC.Deservedly,the research is important to the improvement and the further studies on the quality of steel during slab continuous casting process.     

ER70S-6连铸坯高温塑性研究

通过在GLEEBLE-1500热模拟实验机上进行的高温拉伸试验,测试了ER70S-6连铸坯的高温塑性,并通过金相、扫描电镜等方法对拉断后试样的断口及组织形貌进行了分析检验。结果表明：对于ER70S-6钢,在1 300～960℃范围内,其断面收缩率均大于60%,具有良好的塑性。断面收缩率小于60%第Ⅲ脆性温度范围为960～720℃,从而在制定连铸和热轧工艺制度时可避开该温度区,或尽量在该区域少停留。     

残余元素对低合金钢连铸坯高温延塑性的影响

 采用Gleeble 1500热模拟试验机测试了含有一定量残余元素Cu、As和Sn的低合金钢连铸坯的高温延塑性。低合金钢的第Ⅰ脆性温度区在ts～1340 ℃之间,第Ⅲ脆性温度区在920～730 ℃之间。由于钢中Cu、As和Sn等残余元素含量比较高,因此第Ⅲ脆性温度区比较宽,深度比较大。     

不同实验条件对冷轧双相钢高温热塑性的影响及影响机制

 采用Gleeble 2000高温力学性能模拟实验机对不同冷却速率及不同拉伸速率下600 MPa级Al Mo系冷轧双相钢高温热塑性进行了研究。结果表明,随拉伸应变速率增大,双相钢的高温热塑性明显提高;降低冷却速率,能显著提高双相钢高温区(t＞1 100 ℃)的塑性性能。为了避免铸坯在连铸过程中产生表面裂纹,矫直温度应保证在1 050~1 150 ℃范围内,同时二次冷却应采用弱冷水制度,以降低冷却速率。金相观察发现,沿奥氏体晶界呈网状分布的铁素体薄膜是造成两相区塑性低谷的主要原因,而AlN、FeO等析出相致使奥氏体单相区脆化。     

Q345钢连铸坯压缩状态下的高温力学性能

Q345钢应用广泛,其在拉伸状态下的高温力学性能已有部分研究,但高温压缩力学性能数据匮乏。利用Gleeble-3500热模拟机对Q345钢连铸坯试样进行了热压缩试验,研究了应变速率为0.01 s-1时试样在压缩状态下的屈服强度、抗压强度和弹性模量等随温度(973~1 673 K)的变化规律,同时探讨了试样在1 473 K时不同应变速率(0.001、0.01和0.05 s-1)下的高温力学性能。结果表明,在973~1 373 K温度内,屈服强度和抗压强度都表现出对温度的敏感性。屈服强度由90降到24 MPa,抗压强度由202降到40 MPa。在1 373~1 673 K温度内,屈服强度和抗压强度降幅都很小。弹性模量随温度的升高而减小,其值在1 473和1 573 K温度下相差最大,达1 712 MPa。屈服强度对应变速率的变化并不敏感,均在20 MPa左右,而极限抗压强度由28增加到45 MPa。最后根据试验数据绘制了Q345钢连铸坯在热压缩状态下的屈服强度等高温性能参数随温度变化的关系曲线,可为轻/重压下等技术提供参考数据。     

含硫易切削模具钢高温热塑性行为探讨

为研究易切削模具钢高温热塑性,利用热膨胀仪分析了该材料在不同冷速下的微观组织转变规律及相变点,并绘制了CCT曲线;利用Gleeble-3800试验机模拟研究材料高温拉伸断裂行为,结合断口形貌分析材料热塑性规律。试验结果表明,该材料高温热塑性存在明显的3个区域,分别为第3脆性区、韧性区和第1脆性区。试验钢在950~1 150 ℃范围内变形性能最优,为高温塑性区;950 ℃以下为第3脆性区,断口形貌为韧窝和解理,且随着变形温度的升高,韧窝数量增多,伸长率增加,直至950 ℃拉伸后断口形貌基本上全为韧窝;1 300 ℃及以上为第1脆性区,伸长率随变形温度升高而下降。提高冷却速率,会增加冷却过程中奥氏体内部的热应力,导致在相同温度下变形时伸长率较低冷却速率时小。     

1.2%Si冷轧无取向电工钢铸坯高温延塑性研究

采用Gleeble1500应力/应变热模拟试验机对1.2%Si冷轧无取向电工钢铸坯进行了高温延塑性测试;在1 300～600℃的试验温度下,得到了试样的热塑性和强度曲线,并通过对不同温度下试样的断口形貌及脆性区夹杂物的观察,分析其在脆性温度区域的脆性断裂的机理。研究结果表明:1.2%Si冷轧无取向电工钢铸坯在1.0×10-3/s应变速率下,测试温度在1 300～600℃范围内,存在1 220℃以上的第Ⅰ脆性温度区域和780～600℃的低塑性温度区域。1.2%Si冷轧无取向电工钢780～600℃时塑性降低的原因:一方面是动态再结晶困难;另一方面是铁素体低温区域发生的氮化物(AlN)及硅铝酸盐的析出产生的晶界脆化。     

铸态超级双相不锈钢S32750热加工性能

 为研究热变形参数对铸态超级双相不锈钢S32750热变形行为和显微组织的影响,运用Gleeble-3800热模拟试验机对S32750进行不同温度和应变速率下的高温拉伸和压缩试验。结果表明,S32750在1000~1200℃范围内具有较好的热塑性。在变形温度较低、应变速率较低时,流变曲线表现出不同于单相不锈钢的“类屈服平台”特征;当应变速率较高或变形温度较高、应变速率较低时,流变曲线为典型的动态再结晶特征。微观组织演变显示,铁素体和奥氏体两相都发生动态再结晶,且铁素体的再结晶先于奥氏体。降低应变速率,提高变形温度,可促进动态再结晶发生。基于热变形动力学模型建立了本构方程,表观应力指数为3.99,热变形激活能为393.75kJ/mol。S32750的高温软化机制与Zener-Hollomon(Z)参数有关,随Z参数增加,热变形峰值应力增加。     

460MPa级海洋平台用钢的高温塑性研究

通过Gleeble-1500D热模拟机来进行EQ47(460 MPa)钢的高温塑性研究,以1×10-3/s的变形速率,在600~1 350℃的温度区间内以每50℃取一间隔做一组高温塑性试验.结果表明:在907~1 270℃之间,断面收缩率均高于60%,钢的高温塑性良好,温度高于1 270℃时,断面收缩率急剧下降,第Ⅲ脆性区在667~907℃之间,在此温度区间内存在明显的塑性低谷,断面收缩率最低值为29.44%.     

Hot Ductility Evolution Mechanism of Titanium-Bearing Microalloyed Steels

Titanium-bearing (Ti-bearing) microalloyed steels have high strength and toughness by grain refinement effect of carbonitride precipitates. However, they can induce surface cracks of continuous casting slab when the Ti alloyed content is high. A microalloyed steel with Ti content (0.10–0.15 wt%) is carried out by thermalmechanical simulator over 600–1350 °C to analyze hot ductility evolution mechanism. Fracture surface morphology, phase transition, and behavior of precipitates of the tensile samples are investigated by experimental detection and thermodynamic calculation. The ductility–temperature curves show that the third brittle temperature range is 600–890 °C, which is mainly attributed to the thin proeutectoid ferrite film and precipitated titanium carbonitride particles, widening the embrittlement temperature ranges through of steel. In addition, the tensile samples at 890–1350 °C have good hot ductility, indicating the dynamic recrystallization of deformed austenite can trigger grain boundaries migration away from cracks and avoid the side effect of the Ti (C,N) particles on hot ductility. The first brittle temperature range of 1350 °C-melting point is mainly ascribed to the partial melting of the grain boundaries with element segregation of sulfur and phosphorus, and microporosity loose among dendrites.     

热回复过程高强耐候钢Q450NQR1的高温力学性能

在热回复条件下,采用Gleeble-1500D热/力模拟实验机,研究测试了高强耐候钢Q450NQR1(/%:0.05～0.10C、0.30～0.50Si、0.80～1.00Mn、≤0.020P、≤0.008S、0.20～0.40Cu、0.15～0.35Ni、0.40～0.60Cr)200mm×1 350 mm铸坯试样在700～1 000℃,热拉伸应变率5×10^-3 s^-1时的强度、塑性模量和断面收缩率。结果表明,随温度下降铸坯塑性模量(硬化系数)和强度增加,800℃时铸坯的强度随温度的变化速率出现明显转变;925～700℃时铸坯断面收缩率≤60%;为保证铸坯质量,在矫直过程铸坯表面温度应≥950℃。