mn 对中碳钢连铸坯高温物理性能的影响

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1、http://www.gtjia.comMn对中碳钢连铸坯高温物理性能的影响刘平，姜丽，李峰(包钢(集团)公司技术中心，包头014010)摘要120t转炉一LF—VD一连铸工艺生产37Mn5钢的280mm×380mm连铸坯易出现纵向裂纹。用Gleeble1500D热模拟试验机试验和分析了在1300～800℃时37Mn5钢(％：0．34～0．38C、1．30—1．55Mn)和45钢(％：0．42～0．50C、0．50～0．80Mn)280mm×380mm连铸坯的热塑性和力学性能，以及室温和1300％℃之间加热和冷却时的膨胀．收缩效应。与45钢比较，得出~

2、<950℃时37Mn5钢连铸坯的热塑性较低，在相变范围的体积变化较45钢铸坯大，导致37Mn5钢铸坯出现纵向裂纹。因此应降低37Mn5钢铸坯在540～870℃范围内的加热和冷却速度，以避免产生纵向裂纹。关键词Mn中碳钢连铸坯高温性能纵向裂纹在连铸生产中，中碳含锰钢的裂纹敏感性较强，典型钢种为37Mn5，其裂纹敏感性大于45钢。表1为37Mn5、45钢的主要成分。由表1可见，与45钢相比，37Mn5钢的[C]减少0．09％，[Mn]增加0．77％，碳当量(CE)增加0．04。采用“120t转炉-LF-VD-方坯连铸机”生产的280mm×380mm规格37

3、Mn5连铸坯，易出现纵向裂纹。裂纹一般发生在铸坯的中部区域，长短不等，开口度在1～3mm，最大深度可达中心。金相检查，裂纹为沿晶断口，枝晶较发达，无脱碳层。裂纹无脱碳层说明并非产生于结晶器和二冷区高温段。沿晶断口说明晶界结合力较弱，塑性较低。1中碳连铸坯的高温力学性能1．1试验方法高温塑性测试在Gleeble1500D试验机上进行，测试在真空条件下进行。测试温度在800—1300℃，测试条件为试样以10℃／s升温到1300℃，保温时间2min，并以3℃／s的温降速度降到目标温度，试样加载速度为1×10-3s-1。试样取自280mm×380mm连铸坯，沿

4、纵向在距离表面20～40mm区域。1．237Mn5与45钢的高温断面收缩率按照常规连铸理论，连铸坯在高温区有3个断面收缩率低谷段。即1300℃到固相线温度范围内的高温脆化区，900～1200℃脆化区，700～900℃脆化区[1]。图1为37Mn5与45钢连铸坯的高温断面收缩率比较。可见，在800～1300℃，37Mn5与45钢存在第1和第3塑性低谷段，未见第2塑性低谷段。在1000～1100℃钢的塑性最好达90％以上；从1100～1300℃，二者塑性的下降趋势一致，在1250℃以上，断面收缩率下降到60％以下。在1000～800℃，二者塑性的下降趋势不

5、一致，37Mn5钢的下降斜率较陡，在900℃以下断面收缩率下降到60％以下；45钢在850℃以下断面收缩率下降到60％以下，且在825℃到800℃时断面收缩率又开始上升。在800℃时，二者的断面收缩率分别为29．6％、38．9％。http://www.gtjia.com1．337Mn5与45钢的高温力学性能在高温拉伸变形过程中，分别对37Mn5、45钢的屈服强度(Rt)和抗拉强度(Rm)进行了测量，图2为两钢种的屈服强度、抗拉强度随温度变化的曲线。由图2可见，在825～1300℃，两钢种的抗拉强度和屈服强度变化规律一致，且数值比较接近，曲线趋于重合。从

6、825℃到800℃，45钢的强度值超讨37Mn5。237Mn5与45钢随温度的体积变化和相变2．1试验方法将试样加工成规定尺寸的薄型圆片，在膨胀仪上测定37Mn5、45钢的膨胀曲线。其测量范围从常温升高到1300℃，再从1300℃降低到常温。2．237Mn5与45钢在升温过程中的体积变化图3为在升温过程中两钢种的膨胀量随温度变化曲线。图3可见，，从常温到1300℃，体积发生2次突变，37Mn5钢在540℃时膨胀量陡然增大，从790℃到870℃体积没有变化，以后又逐渐增大；45钢在500℃时膨胀量陡然增大，从750℃到830℃体积没有变化，以后又逐渐增大

7、。http://www.gtjia.com图4为在降温过程中两钢种的体积收缩量随温度变化曲线。图4可见，从1300℃到常温，体积发生1次突变，37Mn5钢在620℃时体积从收缩变为增大，在580℃时结束；45钢在700℃时体积收缩停止，650℃时体积又正常下降。3分析与讨论在1300～800℃，37Mn5与45钢的高温抗拉强度、屈服强度变化趋势基本一致；二者的高温塑性变化值在950℃以上基本一致，但是从950～800℃，37Mn5的塑性下降幅度明显大于45钢，如果以60％断面收缩率指标为好和差的分界线，那么，37Mn5钢在925℃塑性开始变差，45钢在

8、875℃塑性开始变差。这说明，连铸坯在经过矫直机时，37Mn5钢更容易出现内裂纹。比较37Mn