汽车用钢连铸坯的高温力学性能
第２８卷第２期２００６年２月
北京科技大学学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＢｅｉｊｉｎｇ
ＶｏＩ．２８Ｎｏ．２
Ｆｋｂ．２００６汽车用钢连铸坯的高温力学性能
刘青１’张立强１，２’王良周１’丁秀中２’曹立国２’齐永革２’刘彦伟２）１）北京科技大学冶金与生态工程学院，北京１０００８３２）石家庄钢铁有限责任公司炼钢厂，石家庄０５００３１
摘要运用经典热模拟的方法研究石钢电炉生产汽车用钢的连铸坯高温力学性能。获得了五个
钢种热塑性曲线和强度曲线针对不同方向铸坯取样的结果与其他研究结果作了对比运用扫描
电镜对试样拉断后的断口形貌进行观察，得出了相应钢在各温度区域的断裂机理．讨论了连铸坯
质量与高温力学性能的关系．
关键词汽车用钢；连铸；高温力学性能；二次玲却；太方坯
分类号ＴＦ７７７
钢的高温力学性能与铸坯裂纹有直接关系，铸坯凝固过程坯壳所受各种力的作用是外因，而钢对裂纹敏感性是内凶…．通过对钢的高温力学性能的研究，掌握钢的高温力学性能，找出脆性倾向较大的温度范围，避免铸坯在此温度区间承受较大的应力或变形而产生裂纹，以指导连铸过程中二次冷却和矫直工艺
１热模拟实验
１．１实验装置
采用美国ＤＳＩ公司研制的Ｇｌｅｅｂｌｅ热模拟机进行连铸钢高温力学性能研究．
１．２试样
取样示意图如图１所示．沿拉坯方向取两个３００ｍｍ长的钢镦，用火焰切割枪分别切割成四块后进行机械加工．加工后的最终试样总长１２０ｍｍ，两端１０ｍｍ部分有螺纹，见图２，
圉１铸坯取样示意图
Ｆｉｇ．１Ｓｃｈｅｍｅｏｆｓａｍｐｌｉｎｇｉｎａ
ｂｌｏｏｍ
１夕４５０耵，琴』重ｒＩｒ１
ＬｌｌＪ一。』０恤
图２高温热塑性拉伸实验试件囤（单位：ｍｍｌ
Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍｅｏｆａｓａｍｐｌｅｆｏｒｍｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｄｕｃｔｉｌｉｔｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ（Ｕｎｉｔ：１１１１１１
１．３实验方法
（１）高温应力应变测试在Ｇｌｅｅｂｌｅ一１５００试验机上进行，试样采用水平放置方式．试样夹持好后，试样室通入流量为１Ｌ?ｍｉｎ。的氩气流，并以
收稿日期：２００５－０４。２６修回日期：２００５１００８
作者简升：刘青（１９６７一），男，副教授．博士１０℃－ｓ＿１的速度加热至１３５０℃并保温１ｍｉｎ，然后以３℃－ｓ－１的速度降到测试温度，保温１ｍｉｎ后以÷＝１×１０－３ｓ‘１的形变速率对试样进行拉伸直至断裂．温度及形变制度如图３所示．
（２）试样被拉断后，立即对断口附近区域大量喷水冷却，以使断口保持原貌；
（３）测量拉断部位的截面积，以计算断面收
刘青等：汽车用钢连铸坯的高温力学性能
５（ａ）中在７００℃时试样的断面收缩率值回升达到５２．０％，而图５（ｂ）中在７５０℃时断面收缩率值回升仅３１．６％
２．３钢的断口形貌分析
用扫描电镜对试样拉断后的断口形貌进行观察，得出钢在各温度区域的断裂机理
４０ｃｒ钢在１３００～９５０℃，断面收缩率值均在７０％以上．由图６可以看到，断裂部位有着大小不一、深浅不同的孔洞存在，且韧坑周围发生很大的塑性变形，此时试样的断裂方式为穿晶延性断裂．９４０～６００℃温度区间为４０Ｃｒ钢的第Ⅲ脆性温度区．７５０℃时断口形貌为明显的冰糖状（图７），断口表面凹坑减少，可以观察到晶间裂纹的存在，裂纹周围发生较少的塑性变形，且穿晶断裂方
图６４０Ｃｒ钢试样在９７５℃拉断时的断口形貌
Ｆｉｇ．６Ｆｒａｃｔｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａ４０Ｃｒｓｐｅｃｉｍｅｎａｔ９＂１５℃ｗｉｔｈ
ＳＥＭ
图７４０Ｃｒ钢试样在７５０℃拉断时的断口形貌
Ｆｉｇ．７Ｆｒａｃｌｕｒｅｓｕｒｆａｃｅｏｆａ４０Ｃｒｓｐｅｃｉｍｅｎａｔ７５０℃ｗｉｔｈ
ＳＥＭ
式明显较少，基本上已转为滑晶断裂
３结果分析与讨论
３．１良好塑性温度区断裂机理分析
石钢电炉所生产的五个钢种均具有良好的热塑性温度区（如４５钢在９２０～１３００℃范围内），断面收缩率值均在６０％以卜．五个钢种在上述各温度范围内均已进入奥氏体单相区的高温区域，试样在这些温度范围内之所“具有良好的热塑性，是因为发生了动态再结晶ＩＳｆ如４５钢发生动态再结晶的温度为９２０℃，在高温、高形变速率下容易发生动态再结晶动态再结晶是通过动态再结晶的晶核形成及其长大来完成的．动态再结晶的晶粒是由具有低位错密度的再结晶刚刚结束后的晶粒到具有高位错密度的即将开始再结晶之前的晶粒所构成由于彤变的不断进行。再结晶后的每个晶粒仍处于变形状态在一定的变形条件下．当在材料中的储存能积累到足够大时，便会导致动态再结晶的发生动态再结晶使晶界在高温高应变下获得足够的驱动力而发生迁移，此时晶界迁移的速度超过了晶界滑移的速度，使已形成的微裂纹被包围在晶粒中，阻止了裂纹的扩展，致使这些裂纹的聚集和长大不能在晶界上产生．裂纹只有通过尖端应力集中形成的剪切力来横贯整个晶粒并相互连接，才能导致断裂晶界迁移能
阻断晶界的裂纹，但这些裂纹对晶界也产生拖拽
汽车用钢连铸坯的高温力学性能
作者：刘青， 张立强， 王良周， 丁秀中， 曹立国， 齐永革， 刘彦伟， LIU Qing， ZHANG Liqiang， WANG Liangzhou， DING Xiuzhong， CAO Liguo， QI Yongge， LIU Yanwei
作者单位：刘青,王良周,LIU Qing,WANG Liangzhou(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京,100083)， 张立强,ZHANG Liqiang(北京科技大学冶金与生态工程学院,北京,100083;石家庄钢铁有
限责任公司炼钢厂,石家庄,050031)， 丁秀中,曹立国,齐永革,刘彦伟,DING Xiuzhong,CAO
Liguo,QI Yongge,LIU Yanwei(石家庄钢铁有限责任公司炼钢厂,石家庄,050031)
刊名：
北京科技大学学报
英文刊名：JOURNAL OF UNIVERSITY OF SCIENCE AND TECHNOLOGY BEIJING
年，卷(期)：2006,28(2)
被引用次数：12次
参考文献(6条)
1.蔡开科连铸技术的进展[期刊论文]-炼钢 2001(01)
2.蔡开科;党紫九;张艳连铸钢高温力学性能专辑 1993(zk)
3.王明林齿轮钢连铸坯高温力学性能的研究[学位论文] 1998
4.Mintz B;Yue S;Jonas J J Hot ductility of steels and its relationship to the problem of transverse cracking during continuous casting 1991(05)
5.Mintz B;Jonas J J Influence of strain rate on production of deformation induced ferrite and hot ductility of steels 1994(08)
6.袁伟霞;董汉雄;袁桂莲中碳钢高温力学性能研究及在连铸生产中的应用[期刊论文]-炼钢 1999(01)
本文读者也读过(10条)
1.潘艳华.陈登福.董凌燕.温良英.PAN Yan-hua.CHEN Deng-fu.DONG Ling-yan.WEN Liang-ying20CrMo连铸坯高温力学性能和热物理性能分析[期刊论文]-重庆大学学报(自然科学版)2006,29(9)
2.张晨.岳尔斌.仇圣桃.ZHANG Chen.YUE Erbin.QIU Shengtao钢的高温力学性能及其影响因素分析[期刊论文]-连铸2008(6)
3.陈登福.高兴健.王启明.王水根.宋立伟.CHEN Deng-fu.GAO Xing-jian.WANG Qi-ming.WANG Shui-gen.SONG Li-wei Q235G钢连铸坯的高温力学性能分析[期刊论文]-过程工程学报2009,9(z1)
4.胡明山本钢连铸坯高温塑性研究[会议论文]-2008
5.韩朋.张兴中连铸坯二次冷却的非稳态控制[期刊论文]-钢铁研究学报2002,14(4)
6.赵景环.陈志凌.张国贤.Zhao Jinghuan.CHEN Zhiling.Zhang Guoxian连铸坯温度场数学模拟及二次冷却水控制的参数优化[期刊论文]-上海金属2005,27(4)
7.高碳钢连铸板坯高温力学性能[期刊论文]-北京科技大学学报2005,27(5)
8.姚海明.YAO Hai-ming唐钢薄板坯连铸结晶器液位波动原因[期刊论文]-钢铁研究学报2007,19(6)
9.于泳.武守防.石超民.张连君.刘江成.Yu Yong.Wu Shoufang.Shi Chaomin.Zhang Lianjun.Liu Jiangcheng
12Mn2V钢高温力学性能的研究[期刊论文]-天津冶金2008(5)
10.王志刚.余驰斌.鲍思前.刘钊.石海宁.樊磊.张海洲.罗海燕.WANG Zhi-gang.YU Chi-bin.BAO Si-qiang.LIU Zhao.SHI Hai-ning.FAN Lei.ZHANG Hai-zhou.LUO Hai-yan Q345C连铸坯高温热塑性的研究[期刊论文]-南方金属2010(5)
引证文献(10条)
1.窦志超.刘青.张晓峰.王先勇.胡志刚.李玉盘.胡进州.孙玉虎Q345C板坯连铸二冷配水研究[期刊论文]-重型机械 2010(z1)
2.杨应东.王建军.周俐H型钢裂纹显微形态及其产生原因[期刊论文]-安徽工业大学学报（自然科学版） 2009(2)
3.王科强.刘仁东.韩启航.王旭C-Mn-Cr系冷轧热镀锌双相钢高温力学性能及热力学研究[期刊论文]-热加工工艺2011(16)
4.Qi-hang Han.Yong-lin Kang.Xian-meng Zhao.Lu-feng Gao.Xue-song Qiu High-temperature properties and microstructure of Mo microalloyed ultra-high-strength steel[期刊论文]-矿物冶金与材料学报 2011(4)
5.曾霞浅析410S不锈钢的轧制边裂控制[期刊论文]-中小企业管理与科技 2010(15)
6.王明林.赵沛.成国光齿轮钢主要钢种高温力学性能研究[期刊论文]-过程工程学报 2009(z1)
7.郭亮亮.徐正其.郑宏光.马天军Fe -30Ni -20Cr合金连铸板坯纵裂纹的研究[期刊论文]-宝钢技术 2011(4)
8.刘青.张建峰.张晓峰.卢新春.谢飞鸣.李红卫.刘孝山.张路莎合金弹簧钢连铸坯高温力学性能分析[期刊论文]-重庆大学学报 2013(5)
9.杨跃标.邓深.周汉全.梁日成40Cr合金结构钢方坯连铸二冷制度的优化[期刊论文]-炼钢 2012(1)
10.范倚.王明林.张慧.陶红标.赵沛.李士琦第三代汽车钢的热塑性及断裂机理[期刊论文]-北京科技大学学报2013(5)
本文链接：https://www.wendangku.net/doc/0b17061535.html,/Periodical_bjkjdxxb200602008.aspx