sb晶界偏聚对超低碳连铸钢热塑性的影响

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1、Sb晶界偏聚对超低碳连铸钢热塑性的影响黄小莉袁泽喜武汉科技大学,湖北，武汉，430081摘要本文借助Gleeble-2000热模拟试验机测定含残留元素Sb超低碳连铸钢的高温力学参数(断面收缩率RA%)，在确定连铸坯第Ⅲ类塑性谷底温度Tg的基础上，采用等温时效、冲击和俄歇能谱等试验方法研究试验钢在Tg保温时冲击功Ak随时间的变化规律，结果表明：冲击功随保温时间的变化反映了Sb的非平衡晶界偏聚动力学过程，试验测出残留元素Sb保温时发生非平衡晶界偏聚的临界时间是120s；同时，偏聚量的大小和钢热塑性的高低均随保温时间的变化而变化,当保温时间达到120s时，晶界偏聚量最大，热塑性最

2、低,当保温时间大于或小于120s时，晶界偏聚量减少，热塑性升高。关键词：Sb晶界偏聚连铸钢热塑性引言进入二十一世纪，连铸技术已经成为钢铁工业节能和简化工艺的先进技术。但随着废钢的大量积累和再循环使用，钢中Cu、Sn、Pb、Sb和As等微量元素的含量越来越[1-3]高。根据非平衡偏聚机制，残留元素Cu、Sn和P会在钢坯表面及晶界发生非平衡偏聚，降低表面及晶界内聚力，增加连铸钢坯的裂纹敏感性，使钢坯热塑性大大降低，从而在连铸弯道拉伸、平道矫直、热轧延展时的各种应力及水冷的热应力作用下，铸坯就76[4]-[8]会出现横向断裂，影响钢材特别是合金钢的全连铸及钢材的成材率。因此研究A

3、s、Sn、Sb元素对连铸钢热塑性的影响机制和程度十分必要。本文借助Gleeble-2000热模拟试验机测定含Sb连铸钢的高温力学参数(断面收缩率RA%和抗拉强度σb)，在确定第Ⅲ类塑性谷底温度Tg的基础上，采用等温时效、冲击和俄歇能谱等试验方法研究试验钢在Tg保温时冲击功Ak随时间的变化规律，确定了非平衡晶界偏聚过程中的临界时间tc，同时，利用非平衡晶界偏聚理论拟合实验结果。1试验材料及试样制备试验用钢为真空感应炉冶炼并浇铸50公斤铸锭，然后在900℃～1200℃范围内热轧成为16mm厚的钢板，终轧温度为880℃～900℃。试验钢为含残留元素Sb的连铸钢，化学成分列于表1。

4、从表1中所列化学成分试验钢板上横向取样，加工成热模拟拉伸试样，试样尺寸为Φ10×130mm。表1试验用钢的化学成分(wt%)CSiMnPSCuCrNiMoAlTiNbBSb0.0083<0.010.0100.0050.00350.039<0.0050.008<0.01<0.005<0.005<0.005<0.00050.0322试验方法利用Gleeble-2000热模拟试验机测试试样的高温力学性能。将拉伸试样放置在热模拟试验机工作室内，抽真空后采用氩气保护。首先进行图1所示的热模拟拉伸试验，主要测试数据是高温断面收缩率(RA%)。然后对尺寸为6×6×55mm的长方体钢试样进

5、行了图2所示的1320℃高温固溶处理和750℃盐浴等温试验。试样在谷底温度的盐浴炉中保温不同的时间，冰盐水淬火后备做冲击试样。经图2工艺热处理后在JB30G型冲击试验机上冲断，测得的冲击功Ak用来表征试样脆性的高低。保留试样的断口形貌和组织形态，对其断口形貌和金相显微组织进行观察分析。T(℃)1320℃×180sT，℃1320℃×180s拉急冷伸850℃750℃等温淬火800℃Tg20℃/s750℃t/s1060120180t/s图1热模拟拉伸试验工艺图图2等温淬火工艺图同时，采用洛阳725所的PERKIN-ELEMERPHI595型俄歇能谱仪进行俄歇试验。-10在真空度约

6、为10Pa的俄歇能谱仪工作室内将试样放入液氮中冷却并保温30分钟，然后将试样冲断。对10个以上的晶界进行了俄歇电子能量的测试，绘制了试验用钢晶界上的典型(dN/dE)-E曲线。3试验结果77-3试验钢在应变速率和冷却速率分别为10/s和20K/s的条件下，按图1所示的工艺拉断后所得断面收缩率(RA%)—温度(T，℃)曲线,如图3所示。9019RA,%701750Ak,J1530沖击功断面收缩率10136507007508008500120240360480600720等溫时效時間t﹐s拉伸温度T,℃图3试验钢的热塑性曲线图4冲击功随保温时间的变化曲线由图3可知，在第Ⅲ类脆性

7、温度区（600℃~900℃）内，含Sb试验钢在750℃出现了塑性谷底，热塑性最差。同时，冲击功与保温时间的关系如图4所示，可以看出，刚开始冲击功随着保温时间的增加迅速下降，脆性也迅速增大，当时间达到120s时出现最低值，脆性最大。当保温时间进一步延长，冲击功又缓慢上升，脆性也缓慢降低。显然，图4反映了残留元素发生非平衡晶界偏聚的动力学过程。根据非平衡晶界偏聚临界时间的概念，冲击功达到最小值的保温时间就是Sb晶界偏聚量最大的时间，该时间可作为残留元素Sb发生非平衡晶界偏聚的临界时间。#图571试验钢不同保温时间的晶界