Q345B和AH32连铸板坯不同部位的高温延塑性

第36卷第2期 北京科技大学学报 Vol.36 No.2 2014年2月 Journal of University of Science and Technology Beijing Feb.2014 Q345B和AH32连铸板坯不同部位的高温延塑性 曾强国12，张博”，王福明 1)北京科技大学治金与生态工程学院，北京1000832)安阳钢铁集团有限责任公司，安阳455004 ☒通信作者，E-mail:wangfuming@metall..usth.cdu.cm 摘要通过Gleeble-15O0热模拟试验机，分别对取自同一块Q345B钢板坯的横向、纵向、竖向和中心四个方位的试样和 AHB2钢板坯表面及其厚度1/4处的六组不同部位的纵向试样进行了高温延塑性的研究.采用了金相显微镜和扫描电镜方法 对断口和附近的组织进行了观察.研究结果发现：Q345B钢板坯四个方位的试样低温区域(950℃以下)高温延塑性曲线变化 较小，而高温区域(950℃以上)的延塑性曲线变化相对较大.AH32钢板坯表面的三组纵向试样的高温延塑性曲线变化规律 相同，断面收缩率没有出现特别大的波动：而厚度1/4处的三组试样的高温延塑性曲线与表面的三组试样差异较大，断面收缩 率发生了很大波动，其原因主要是试样位于发达的柱状晶区，较表面的等轴晶区更容易出现微裂纹、元素的偏析、铸坯组织疏 松等缺陷. 关键词低合金高强钢：连铸板坯：高温性能：延展性 分类号TF777.1 High temperature ductility of Q345B and AH32 continuous casting slabs at different positions ZENG Qiang-guo,ZHANG Bo,WANG Fu-ming 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China 2)Anyang Iron and Steel Corporation,Anyang 455004,China Corresponding author,E-mail:wangfuming@metall.ustb.edu.cn ABSTRACT The high temperature ductility of samples,taking from a Q345B continuous casting slab in the transverse direction, drawing direction,vertical direction and at the central part,as well as an AH32 continuous casting slab at the surface and 1/4 thick- ness position,was investigated by using a Gleeble-1500 testing machine.The fractographs and microstructures of high-temperature tensile samples were observed by optical microscopy and scanning electron microscopy.Experimental results show that the high temper- ature ductility below 950C changes little between 4 groups of different samples from the 0345B slab,but the variation tendencies of high temperature ductility above 950 C are greatly different.The changes of high temperature ductility of 3 groups of samples from the AH32 slab at the surface are the same,and the reduction of area has little fluctuation.Whereas the high temperature ductility of 3 groups of samples at the 1/4 thickness differs entirely from that at the surface,and the reduction of area appears fluctuant greatly.The reason is that microcracks,composition segregation,porosity and looseness occur more easily in the columnar crystal zone of sampling than in the equiaxed crystal zone of the surface. KEY WORDS high-strength low-alloy steel:continuous casting slabs;high temperature properties;ductility 低合金高强度(HSLA)结构钢由于合金元素作 减轻自重，节约钢材，另一方面安全可靠性更高 用，具有较高强度和韧性，工艺性能较好，生产成本 AH32是目前钢铁材料中产量最大的一类，该类钢 低，应用十分广泛.如Q345系列钢种，普遍应用于 种的冶炼技术相对成熟，对炼钢设备要求相对宽松， 各类结构件.AH32广泛用于造船行业，一方面可以 但在连铸坯质量控制方面，实际上往往会出现各种 收稿日期：2012一12-10 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2014.02.007:http:/journals.ustb.edu.cn

第 36 卷 第 2 期 2014 年 2 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 36 No． 2 Feb． 2014 Q345B 和 AH32 连铸板坯不同部位的高温延塑性 曾强国1，2) ，张 博1) ，王福明1)  1) 北京科技大学冶金与生态工程学院，北京 100083 2) 安阳钢铁集团有限责任公司，安阳 455004  通信作者，E-mail: wangfuming@ metall． ustb． edu． cn 摘 要 通过 Gleeble--1500 热模拟试验机，分别对取自同一块 Q345B 钢板坯的横向、纵向、竖向和中心四个方位的试样和 AH32 钢板坯表面及其厚度 1 /4 处的六组不同部位的纵向试样进行了高温延塑性的研究． 采用了金相显微镜和扫描电镜方法 对断口和附近的组织进行了观察． 研究结果发现: Q345B 钢板坯四个方位的试样低温区域( 950 ℃ 以下) 高温延塑性曲线变化 较小，而高温区域( 950 ℃以上) 的延塑性曲线变化相对较大． AH32 钢板坯表面的三组纵向试样的高温延塑性曲线变化规律 相同，断面收缩率没有出现特别大的波动; 而厚度 1 /4 处的三组试样的高温延塑性曲线与表面的三组试样差异较大，断面收缩 率发生了很大波动，其原因主要是试样位于发达的柱状晶区，较表面的等轴晶区更容易出现微裂纹、元素的偏析、铸坯组织疏 松等缺陷． 关键词 低合金高强钢; 连铸板坯; 高温性能; 延展性 分类号 TF 777. 1 High temperature ductility of Q345B and AH32 continuous casting slabs at different positions ZENG Qiang-guo1，2) ，ZHANG Bo1) ，WANG Fu-ming1)  1) School of Metallurgical and Ecological Engineering，University of Science and Technology Beijing，Beijing 100083，China 2) Anyang Iron and Steel Corporation，Anyang 455004，China  Corresponding author，E-mail: wangfuming@ metall． ustb． edu． cn ABSTＲACT The high temperature ductility of samples，taking from a Q345B continuous casting slab in the transverse direction， drawing direction，vertical direction and at the central part，as well as an AH32 continuous casting slab at the surface and 1 /4 thick￾ness position，was investigated by using a Gleeble-1500 testing machine． The fractographs and microstructures of high-temperature tensile samples were observed by optical microscopy and scanning electron microscopy． Experimental results show that the high temper￾ature ductility below 950 ℃ changes little between 4 groups of different samples from the Q345B slab，but the variation tendencies of high temperature ductility above 950 ℃ are greatly different． The changes of high temperature ductility of 3 groups of samples from the AH32 slab at the surface are the same，and the reduction of area has little fluctuation． Whereas the high temperature ductility of 3 groups of samples at the 1 /4 thickness differs entirely from that at the surface，and the reduction of area appears fluctuant greatly． The reason is that microcracks，composition segregation，porosity and looseness occur more easily in the columnar crystal zone of sampling than in the equiaxed crystal zone of the surface． KEY WOＲDS high-strength low-alloy steel; continuous casting slabs; high temperature properties; ductility 收稿日期: 2012--12--10 DOI: 10． 13374 /j． issn1001--053x． 2014． 02． 007; http: / /journals． ustb． edu． cn 低合金高强度( HSLA) 结构钢由于合金元素作 用，具有较高强度和韧性，工艺性能较好，生产成本 低，应用十分广泛． 如 Q345 系列钢种，普遍应用于 各类结构件． AH32 广泛用于造船行业，一方面可以 减轻自重，节约钢材，另一方面安全可靠性更高． AH32 是目前钢铁材料中产量最大的一类，该类钢 种的冶炼技术相对成熟，对炼钢设备要求相对宽松， 但在连铸坯质量控制方面，实际上往往会出现各种

·184 北京科技大学学报 第36卷 质量缺陷，其中裂纹就是最为常见的缺陷，是影响连 向、竖向、纵向和中心部位的试样)，在AH32板坯的 铸坯质量的重要方面.铸坯裂纹的产生原因极其复 表面和厚度1/4处截取六组纵向试样.具体的取样 杂，受设备、凝固条件以及工艺操作等多方面的影 方案见图1和图2. 响，但最重要的还是钢本身的高温力学行为四.目 表1试验钢的化学成分（质量分数） 前，国内外学者对这方面的研究己很多，尤其是对不 Table 1 Chemical composition of the tested steels % 同钢种、不同成分的研究)，而针对同一钢种铸坯 钢号 Si Mn P S Al Nb 的不同部位高温延塑性的研究还鲜有报道。为此， Q345B0.170.361.420.0330.012- 本研究选择了Q345B和AH32两个钢种，分别在铸 AH320.160.351.320.0120.0160.0360.018 坯的不同方向和不同部位上进行取样，研究其对钢 高温延塑性的影响 1试验材料和研究方法 1.1试验材料 试验用的试样取自某钢厂生产的Q345B和 AH32连铸板坯，其化学成分见表1. 为了研究Q345B和AH32连铸板坯不同方向 出还方向 和不同部位处试样的高温延塑性的变化规律，本试 图1Q345B钢的取样位置示意图 验在Q345B板坯的横向、竖向、纵向和中心四个方 Fig.1 Sketch of sampling positions for Q345B steel 向进行分割取四组试样(A、B、1和C分别代表横 表面 1 14处 2 1/4处 中心 板坯横断面图(200mmx1500mm) 图2AH32钢的取样位置示意图 Fig.2 Sketch of sampling positions for AH32 steel 1.2试验工艺及研究方法 本试验在Gleeble--l500应力/应变热模拟试验 温度 1350℃ e=1×10-3s-1 3 机上进行，试样尺寸中10mm×120mm,两端有螺纹. 5 min e=5x103s1 测试时试样室通入流量为1L·min-1的氩气流，以规 测试温度 2 min 10℃·1 定的速率升温到1350℃保持5min,以均匀成分和 温度，促进析出物的溶解，然后以3℃·s1的冷却速 温 度降至各试验温度.每个试验温度保温2min,然后 时间 图3高温拉伸试验工艺 以确定的应变速率进行拉伸 Fig.3 High temperature tension process 试样Q345B钢的高温拉伸试验工艺及参数如 图3所示(AH32的升温速度和应变速率分别为 2试验结果及讨论 20℃·s1和5×10-3s-1,其余试验参数与Q345B钢 相同).主要考虑到大生产时，为避免出现矫直横裂 2.1 Q345B和AH32钢不同部位和方向取样的高 纹，含Nb和A1的AH32钢矫直温度高于Q345B,相 温延塑性变化 应的拉速和铸坯承受的应变速率要大于Q345B,所 图4为Q345B钢铸坯不同部位和方向的试样 以试验条件选择时充分考虑了生产实际，并参考了 在1×10-3s1的应变速率条件下的热塑性变化曲 国内相关研究采用的条件范围 线.从图4可以看出：当温度在950℃以下时，四个 试样拉断后，立即对拉断部位大量喷水冷却 部位的断面收缩率随温度的变化规律基本相同，断 测量拉伸断口尺寸，计算断面收缩率.试样的断口 面收缩率没有出现很大波动；而当温度在950℃以 和断口附近的显微组织分别采用配有能谱仪的扫描 上时，四个部位的断面收缩率均不同程度的出现了 电镜和光学显微镜进行观察，获取组织形貌. 波动，其中中心部位的数据波动较为严重，且热塑性

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 质量缺陷，其中裂纹就是最为常见的缺陷，是影响连 铸坯质量的重要方面． 铸坯裂纹的产生原因极其复 杂，受设备、凝固条件以及工艺操作等多方面的影 响，但最重要的还是钢本身的高温力学行为［1］． 目 前，国内外学者对这方面的研究已很多，尤其是对不 同钢种、不同成分的研究［2--7］，而针对同一钢种铸坯 的不同部位高温延塑性的研究还鲜有报道． 为此， 本研究选择了 Q345B 和 AH32 两个钢种，分别在铸 坯的不同方向和不同部位上进行取样，研究其对钢 高温延塑性的影响． 1 试验材料和研究方法 1. 1 试验材料 试验用的试样取自某钢厂生产的 Q345B 和 AH32 连铸板坯，其化学成分见表 1． 为了研究 Q345B 和 AH32 连铸板坯不同方向 和不同部位处试样的高温延塑性的变化规律，本试 验在 Q345B 板坯的横向、竖向、纵向和中心四个方 向进行分割取四组试样( A、B、1 和 C 分别代表横 向、竖向、纵向和中心部位的试样) ，在 AH32 板坯的 表面和厚度 1 /4 处截取六组纵向试样． 具体的取样 方案见图 1 和图 2． 表 1 试验钢的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of the tested steels % 钢号 C Si Mn P S Al Nb Q345B 0. 17 0. 36 1. 42 0. 033 0. 012 — — AH32 0. 16 0. 35 1. 32 0. 012 0. 016 0. 036 0. 018 图 1 Q345B 钢的取样位置示意图 Fig． 1 Sketch of sampling positions for Q345B steel 图 2 AH32 钢的取样位置示意图 Fig． 2 Sketch of sampling positions for AH32 steel 1. 2 试验工艺及研究方法 本试验在 Gleeble--1500 应力/应变热模拟试验 机上进行，试样尺寸 10 mm × 120 mm，两端有螺纹． 测试时试样室通入流量为 1 L·min － 1的氩气流，以规 定的速率升温到 1350 ℃ 保持 5 min，以均匀成分和 温度，促进析出物的溶解，然后以 3 ℃·s － 1的冷却速 度降至各试验温度． 每个试验温度保温 2 min，然后 以确定的应变速率进行拉伸． 试样 Q345B 钢的高温拉伸试验工艺及参数如 图 3 所示( AH32 的升温速度和应变速率分别为 20 ℃·s － 1和 5 × 10 － 3 s － 1，其余试验参数与 Q345B 钢 相同) ． 主要考虑到大生产时，为避免出现矫直横裂 纹，含 Nb 和 Al 的 AH32 钢矫直温度高于 Q345B，相 应的拉速和铸坯承受的应变速率要大于 Q345B，所 以试验条件选择时充分考虑了生产实际，并参考了 国内相关研究采用的条件范围［8］． 试样拉断后，立即对拉断部位大量喷水冷却． 测量拉伸断口尺寸，计算断面收缩率． 试样的断口 和断口附近的显微组织分别采用配有能谱仪的扫描 电镜和光学显微镜进行观察，获取组织形貌． 图 3 高温拉伸试验工艺 Fig． 3 High temperature tension process 2 试验结果及讨论 2. 1 Q345B和 AH32 钢不同部位和方向取样的高 温延塑性变化 图 4 为 Q345B 钢铸坯不同部位和方向的试样 在 1 × 10 － 3 s － 1的应变速率条件下的热塑性变化曲 线． 从图 4 可以看出: 当温度在 950 ℃ 以下时，四个 部位的断面收缩率随温度的变化规律基本相同，断 面收缩率没有出现很大波动; 而当温度在 950 ℃ 以 上时，四个部位的断面收缩率均不同程度的出现了 波动，其中中心部位的数据波动较为严重，且热塑性 · 481 ·

第2期 曾强国等：Q345B和AH32连铸板坯不同部位的高温延塑性 ·185· 表现较差.出现上述现象的可能原因是由于S、0等 结合图4和图5对比分析可以进一步得出以下 元素在四个方位的偏析程度不同.当温度在950℃ 结果：(1)在Q345B铸坯的不同方向上进行取样对 以上时，S和O元素以(Fe,Mn)O、(Fe,Mn)s等形 高温延塑性变化曲线影响相对较小，而对于AH32 式在奥氏体晶界沉淀的数量和大小不同，造成试样 钢铸坯，在均为纵向试样的条件下，针对不同部位取 有不同程度的脆化)，因此不同部位的试样断面收 得的六组试样的高温延塑性变化曲线，表面和厚度 缩率有很大的波动：当温度低于950℃时，由于(Fe, 1/4处的差异却较大：(2)含有AI和Nb的AH32钢 Mn)O、(Fe,Mn)S等形态、大小和数量已经趋于基 第三脆性凹槽的宽度明显大于不含A!和Nb的 本稳定，沿奥氏体晶界析出的铁素体网膜是造成钢 O345B钢，在进行高温拉伸试验时AH32钢的应变 脆化的主要原因，而此时成分的偏析对铁素体的转 速率大于Q345B,由于在第三脆性区域，脆化程度与 变几乎没有影响，因此断面收缩率随温度的变化规 应变速率成反比，0，断面收缩率本应随着应变速 律基本相同. 率的增大而增加，但结果显示出了较大的低断面收 缩率区间，可见是A1和Nb元素大大增加了AH32 100 90 钢的脆性 2.2Q345B和AH32钢不同部位取样的抗拉强度 70 0 变化 0 4 图6和图7为Q345B和AH32钢铸坯不同部位 的试样分别在1×10-3s-1和5×10-3s的应变速 20 10 率条件下的抗拉强度变化曲线.由图6和图7可以 700 800 9001000110012001300 看出，两种钢不同部位试样的强度值在个别试验温 T 度下都有波动，取自厚度1/4处纵向试样的含A1和 图40345B钢不同部位试样的热塑性变化曲线 Nb的AH32钢波动更严重，主要原因是由于此部位 Fig.4 Hot ductility curves of samples from Q345B steel at different 处于完全的柱状晶区域，元素偏析相对表面严重. positions 由图还可看出，抗拉强度的变化都是随温度的增加 图5为AH32钢铸坯不同部位的试样在5× 而逐渐减小，含Al和Nb的AH32钢在整个试验温 10-3s1的应变速率条件下的热塑性变化曲线.由 度范围内的抗拉强度明显高于Q345B钢. 图5知：取自铸坯表面的1”、3和5三组试样断面收 120 缩率随温度的变化规律基本相同：而距铸坯表面厚 A 度1/4处的2”、4"和6”三组试样与铸坯表面的三组 -B 试样断面收缩率变化规律有很大不同，这三个部位 80 的断面收缩率随温度的变化都不同程度地出现了波 60 动，其中4样最为严重，并且在整个试验温度范围 40 内断面收缩率都在30%以下 20 700 8009001000110012001300 TC 图6Q345B钢不同方位试样的抗拉强度变化曲线 Fig.6 Tensile strength curves of samples from Q345B steel at differ- ent orientations 2.3Q345B和AH32钢试样的断口和显微组织分 析 2.3.1Q345B钢试样的断口和显微组织分析 700 800900100011001200 T/℃ 图8为Q345B钢铸坯竖向和中心部位试样在 图5AHB2钢铸坯不同部位试样的热塑性变化曲线 800℃拉断的断口附近的金相组织.由图8可看出， Fig.5 Hot ductility curves of samples from AH32 steel at different 竖向与中心试样在800℃时的组织都是马氏体和少 positions 量沿晶铁素体（其余横向和纵向试样具有相同的组

第 2 期 曾强国等: Q345B 和 AH32 连铸板坯不同部位的高温延塑性 表现较差． 出现上述现象的可能原因是由于 S、O 等 元素在四个方位的偏析程度不同． 当温度在 950 ℃ 以上时，S 和 O 元素以( Fe，Mn) O、( Fe，Mn) S 等形 式在奥氏体晶界沉淀的数量和大小不同，造成试样 有不同程度的脆化［9］，因此不同部位的试样断面收 缩率有很大的波动; 当温度低于 950 ℃时，由于( Fe， Mn) O、( Fe，Mn) S 等形态、大小和数量已经趋于基 本稳定，沿奥氏体晶界析出的铁素体网膜是造成钢 脆化的主要原因，而此时成分的偏析对铁素体的转 变几乎没有影响，因此断面收缩率随温度的变化规 律基本相同． 图 4 Q345B 钢不同部位试样的热塑性变化曲线 Fig． 4 Hot ductility curves of samples from Q345B steel at different positions 图 5 为 AH32 钢铸坯不同部位的试样在 5 × 10 － 3 s － 1的应变速率条件下的热塑性变化曲线． 由 图 5 知: 取自铸坯表面的 1# 、3# 和 5# 三组试样断面收 缩率随温度的变化规律基本相同; 而距铸坯表面厚 度 1 /4 处的 2# 、4# 和 6# 三组试样与铸坯表面的三组 试样断面收缩率变化规律有很大不同，这三个部位 的断面收缩率随温度的变化都不同程度地出现了波 动，其中 4# 样最为严重，并且在整个试验温度范围 内断面收缩率都在 30% 以下． 图 5 AH32 钢铸坯不同部位试样的热塑性变化曲线 Fig． 5 Hot ductility curves of samples from AH32 steel at different positions 结合图 4 和图 5 对比分析可以进一步得出以下 结果: ( 1) 在 Q345B 铸坯的不同方向上进行取样对 高温延塑性变化曲线影响相对较小，而对于 AH32 钢铸坯，在均为纵向试样的条件下，针对不同部位取 得的六组试样的高温延塑性变化曲线，表面和厚度 1 /4 处的差异却较大; ( 2) 含有 Al 和 Nb 的 AH32 钢 第三脆性凹槽的宽度明显大于不含 Al 和 Nb 的 Q345B 钢，在进行高温拉伸试验时 AH32 钢的应变 速率大于 Q345B，由于在第三脆性区域，脆化程度与 应变速率成反比［8，10］，断面收缩率本应随着应变速 率的增大而增加，但结果显示出了较大的低断面收 缩率区间，可见是 Al 和 Nb 元素大大增加了 AH32 钢的脆性． 2. 2 Q345B和 AH32 钢不同部位取样的抗拉强度 变化 图 6 和图 7 为 Q345B 和 AH32 钢铸坯不同部位 的试样分别在 1 × 10 － 3 s － 1和 5 × 10 － 3 s － 1的应变速 率条件下的抗拉强度变化曲线． 由图 6 和图 7 可以 看出，两种钢不同部位试样的强度值在个别试验温 度下都有波动，取自厚度 1 /4 处纵向试样的含 Al 和 Nb 的 AH32 钢波动更严重，主要原因是由于此部位 处于完全的柱状晶区域，元素偏析相对表面严重． 由图还可看出，抗拉强度的变化都是随温度的增加 而逐渐减小，含 Al 和 Nb 的 AH32 钢在整个试验温 度范围内的抗拉强度明显高于 Q345B 钢． 图 6 Q345B 钢不同方位试样的抗拉强度变化曲线 Fig． 6 Tensile strength curves of samples from Q345B steel at differ￾ent orientations 2. 3 Q345B和 AH32 钢试样的断口和显微组织分 析 2. 3. 1 Q345B 钢试样的断口和显微组织分析 图 8 为 Q345B 钢铸坯竖向和中心部位试样在 800 ℃拉断的断口附近的金相组织． 由图 8 可看出， 竖向与中心试样在 800 ℃时的组织都是马氏体和少 量沿晶铁素体( 其余横向和纵向试样具有相同的组 · 581 ·

·186 北京科技大学学报 第36卷 240 图9为Q345B铸坯四个部位试样在800℃拉断 20 2 时的断口形貌.由图9可看出，Q345B钢四个部位 18 在800℃时的断口均为沿铁素体网膜断裂的沿晶脆 edw/'o 性断口，四个取样部位对钢的塑性影响几乎没有 100 差异 2.3.2AH32钢试样的断口分析 40 上述试验结果表明：来自铸坯表面的三组试样 600 700800 900100011001200 的断面收缩率变化规律基本相同，而距铸坯表面厚 T/℃ 图7AH32钢不同部位试样的强度变化曲线 度1/4处的2”、4”和6三组试样断面收缩率曲线都 Fig.7 Tensile strength curves of samples from AH32 steel at differ- 发生很大的波动，并且与铸坯表面的三组试样断面 ent positions 收缩率变化有很大不同.为了分析其产生的原因， 织)，说明800℃时铸坯四个部位成分的偏析对铁素 本文选取了分别来自铸坯表面和厚度1/4处的5·和 体的转变几乎没有影响 4试样的断口进行了对比分析. 10m 10μ 图8Q345B钢不同方位试样断口附近的金相组织.(a)B号试样：(b)C号试样 Fig.8 Metallographic microstructures of samples from Q345B steel at different positions:(a)Sample B:(b)Sample C 图10为来自铸坯表面的5"试样个别试验温 样品为100%发达的柱状晶区域，相对表面试样的 度下的断口形貌.由图10可知，试验温度为800 细小等轴晶而言，比较容易出现微裂纹、易偏析元素 ℃时的断裂模式为100%的沿晶断裂，脆性很大， 的成分偏析、铸坯组织疏松等缺陷.在进行高温拉 原因主要是在奥氏体晶界析出铁素体网膜造成 伸试验过程中，个别试样在加热、冷却和相变过程 的.当试验温度降到700℃时，此时试样的断裂 中，由于体积发生变化，导致试样在未拉伸前已出现 模式为穿晶韧窝和极少量的沿晶断裂，延塑性有 微裂纹源，在随后的拉伸过程中沿微裂纹扩展直到 很大改善，此时奥氏体晶界上的铁素体网膜己变 断裂，进而导致断面收缩率出现异常，断面收缩率均 的非常粗大，并且己经向晶内长大.试验温度为 较低 950℃时，断裂模式为沿晶断裂，但较800℃时的 断裂机理不同，此时试样沿晶界断裂主要是由于 3结论 微细的Nb(CN)和AlN质点沉淀在Y晶界析出 (1)对于Q345B钢铸坯，不同方向和位置取样 造成的.试验温度为1000℃时的断口上可以 对钢低温区域(950℃以下)延塑性影响较小，高温 明显看到很多韧窝，说明试样此时己具有很好的 区域(950℃以上)的延塑性影响相对较大. 延塑性. (2)对于AH32钢铸坯，表面部位的三组纵向 图11为来自铸坯厚度1/4处的4试样断面收 试样的高温延塑性曲线基本相同，而厚度1/4处的 缩率异常时的断口形貌.由图11看出，相同试验温 三组纵向试样的高温延塑性曲线与表面有很大差 度下的4和5试样的断口形貌完全不同，这也验证 异，其主要是取样部位位于发达的柱状晶区，较表面 了断面收缩率出现波动这一事实.经过进一步分析 的等轴晶更容易出现微裂纹、易偏析元素的成分偏 得出，可能是由于以下的原因造成的.厚度1/4的 析、铸坯组织疏松等缺陷造成的

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 7 AH32 钢不同部位试样的强度变化曲线 Fig． 7 Tensile strength curves of samples from AH32 steel at differ￾ent positions 织) ，说明 800 ℃时铸坯四个部位成分的偏析对铁素 体的转变几乎没有影响． 图 9 为 Q345B 铸坯四个部位试样在 800 ℃拉断 时的断口形貌． 由图 9 可看出，Q345B 钢四个部位 在 800 ℃时的断口均为沿铁素体网膜断裂的沿晶脆 性断口，四个取样部位对钢的塑性影响几乎没有 差异． 2. 3. 2 AH32 钢试样的断口分析 上述试验结果表明: 来自铸坯表面的三组试样 的断面收缩率变化规律基本相同，而距铸坯表面厚 度 1 /4 处的 2# 、4# 和 6# 三组试样断面收缩率曲线都 发生很大的波动，并且与铸坯表面的三组试样断面 收缩率变化有很大不同． 为了分析其产生的原因， 本文选取了分别来自铸坯表面和厚度 1 /4 处的5# 和 4# 试样的断口进行了对比分析． 图 8 Q345B 钢不同方位试样断口附近的金相组织． ( a) B 号试样; ( b) C 号试样 Fig． 8 Metallographic microstructures of samples from Q345B steel at different positions: ( a) Sample B; ( b) Sample C 图 10 为来自铸坯表面的 5 # 试样个别试验温 度下的断口形貌． 由图 10 可知，试验温度为 800 ℃ 时的断裂模式为 100% 的沿晶断裂，脆性很大， 原因主要是在奥氏体晶界析出铁素体网膜造成 的． 当试验温度降到 700 ℃ 时，此时试样的断裂 模式为穿晶韧窝和极少量的沿晶断裂，延塑性有 很大改善，此时奥氏体晶界上的铁素体网膜已变 的非常粗大，并且已经向晶内长大． 试验温度为 950 ℃ 时，断裂模式为沿晶断裂，但较 800 ℃ 时的 断裂机理不同，此时试样沿晶界断裂主要是由于 微细的 Nb( CN) 和 AlN 质 点 沉 淀 在 γ 晶 界 析 出 造成的［11］． 试验温度为 1000 ℃ 时的断口上可以 明显看到很多韧窝，说明试样此时已具有很好的 延塑性． 图 11 为来自铸坯厚度 1 /4 处的 4# 试样断面收 缩率异常时的断口形貌． 由图 11 看出，相同试验温 度下的 4# 和 5# 试样的断口形貌完全不同，这也验证 了断面收缩率出现波动这一事实． 经过进一步分析 得出，可能是由于以下的原因造成的． 厚度 1 /4 的 样品为 100% 发达的柱状晶区域，相对表面试样的 细小等轴晶而言，比较容易出现微裂纹、易偏析元素 的成分偏析、铸坯组织疏松等缺陷． 在进行高温拉 伸试验过程中，个别试样在加热、冷却和相变过程 中，由于体积发生变化，导致试样在未拉伸前已出现 微裂纹源，在随后的拉伸过程中沿微裂纹扩展直到 断裂，进而导致断面收缩率出现异常，断面收缩率均 较低． 3 结论 ( 1) 对于 Q345B 钢铸坯，不同方向和位置取样 对钢低温区域( 950 ℃ 以下) 延塑性影响较小，高温 区域( 950 ℃以上) 的延塑性影响相对较大． ( 2) 对于 AH32 钢铸坯，表面部位的三组纵向 试样的高温延塑性曲线基本相同，而厚度 1 /4 处的 三组纵向试样的高温延塑性曲线与表面有很大差 异，其主要是取样部位位于发达的柱状晶区，较表面 的等轴晶更容易出现微裂纹、易偏析元素的成分偏 析、铸坯组织疏松等缺陷造成的． · 681 ·

第2期 曾强国等：Q345B和AH32连铸板坯不同部位的高温延塑性 ·187· 图9Q345B钢不同方位试样800℃的断口形貌.(a)1号试样：(b)A号试样：(c)B号试样；(d)C号试样 Fig.9 SEM fractographs of samples from Q345B steel at different positions at 800C:(a)Sample 1:(b)Sample A:(c)Sample B:(d)Sample C 图105试样的断口形貌.(a)700℃：(b)800℃：(c)950℃：(d)1000℃ Fig.10 SEM fractographs of Sample5#:(a)700℃：(b)800℃：(c)950℃：(d)1000℃

第 2 期 曾强国等: Q345B 和 AH32 连铸板坯不同部位的高温延塑性 图 9 Q345B 钢不同方位试样 800 ℃的断口形貌． ( a) 1 号试样; ( b) A 号试样; ( c) B 号试样; ( d) C 号试样 Fig． 9 SEM fractographs of samples from Q345B steel at different positions at 800 ℃: ( a) Sample 1; ( b) Sample A; ( c) Sample B; ( d) Sample C 图 10 5# 试样的断口形貌． ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ Fig． 10 SEM fractographs of Sample 5# : ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ · 781 ·

·188 北京科技大学学报 第36卷 图114试样断面收缩率异常的断口形貌.(a)700℃：(b)800℃：(c)950℃：(d)1000℃ fig.11 SEM fractographs of Sample4*with abnormal reduction in area:(a)700℃；(b)800℃：(c）950℃：(d)1000℃ 参考文献 Mintz B.The influence of composition on the hot ductility of steels Wang X J,Cai KK,Dang Z J,et al.Mechanical behaviour at and to the problem of transverse cracking.IS/J Int,1999,39 high temperature for carbon steel.J Unin Sci Technol Beijing, (9):833 1992,14(1):28 Mohamed Z.Hot ductility behavior of vanadium containing steels (王学杰，蔡开科，党紫九，等.中碳钢的高温力学行为.北 Mater Sci Eng A,2002,326(2)255 京科技大学学报，1992,14(1)：28) [8]Wang C H,Wu W,Gan Y,et al.Study on hot ductility and plas- Wu D M,Wang X H.Li JJ.Hot ductility of Nb-Ti containing X- ticity of ship steel plate containing Nb and Ti.Iron Steel,2002, 52 steel CC slab.J Unir Sci Technol Beijing,1997,19(3):248 37(8):49 (吴冬梅，王新华，李景捷.含铌钛钢X52连铸坯的高温延 (王春怀，吴缆，干勇，等。含铌、钛船板钢高温塑性研究.钢 塑性.北京科技大学学报，1997,19(3)：248) 铁，2002,37(8)：49) B]Liu X Y,Xu Z B.Wang X H,et al.Hot ductility of vanadium Wang X H,Zhu GS,Yu H X,et al.High temperature properties micro-alloy steel CC slab.Iron Steel,2000,35(1):51 of continuous casting high carbon steels.J Unir Sci Technol Bei- (刘新字，许中波，王新华，等.含钒微合金钢连铸坯高温塑 jing,2005,27(5):545 性的研究.钢铁，2000,35(1)：51) (王新华，朱国森，于会香，等.高碳钢连铸板坯高温力学性 4]Wang X H,Li X Y,Lu WJ,et al.Carbide and nitride precipita- 能.北京科技大学学报，2005,27(5)：545) tion and hot ductility of continuous cast steel slabs containing Nb, [10]Mintz B,Abushosha R,Jonas J J.Influence of dynamic recrys- V,Ti.J Iron Steel Res,1998,10(6)32 tallisation on the tensile ductility of steels in the temperature (王新华，李新宇，吕文景，等.含b、V、T钢连铸坯中碳、氮 range700to1150℃.S01nt,1992,32(2):241 化物的析出及钢的高温塑性.钢铁研究学报，1998,10(6)： 1]Zhang C,Yue E B,Qiu S T.High temperature mechanical prop- 32) erties of steels and analysis on their factors.Continuous Casting, [5]Song S H,Guo A M,Shen D D,et al.Effect of boron on the hot 2008(6):6 ductility of 2.25CrlMo steel.Mater Sci Eng A,2003,360(1/ (张晨，岳尔斌，仇圣桃。钢的高温力学性能及其影响因素 2):96 分析.连铸，2008(6)：6)

北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 图 11 4# 试样断面收缩率异常的断口形貌． ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ Fig． 11 SEM fractographs of Sample 4# with abnormal reduction in area: ( a) 700 ℃ ; ( b) 800 ℃ ; ( c) 950 ℃ ; ( d) 1000 ℃ 参 考 文 献 ［1］ Wang X J，Cai K K，Dang Z J，et al． Mechanical behaviour at high temperature for carbon steel． J Univ Sci Technol Beijing， 1992，14( 1) : 28 ( 王学杰，蔡开科，党紫九，等． 中碳钢的高温力学行为． 北 京科技大学学报，1992，14( 1) : 28) ［2］ Wu D M，Wang X H，Li J J． Hot ductility of Nb-Ti containing X- 52 steel CC slab． J Univ Sci Technol Beijing，1997，19( 3) : 248 ( 吴冬梅，王新华，李景捷． 含铌钛钢 X--52 连铸坯的高温延 塑性． 北京科技大学学报，1997，19( 3) : 248) ［3］ Liu X Y，Xu Z B，Wang X H，et al． Hot ductility of vanadium micro-alloy steel CC slab． Iron Steel，2000，35( 1) : 51 ( 刘新宇，许中波，王新华，等． 含钒微合金钢连铸坯高温塑 性的研究． 钢铁，2000，35( 1) : 51) ［4］ Wang X H，Li X Y，Lu W J，et al． Carbide and nitride precipita￾tion and hot ductility of continuous cast steel slabs containing Nb， V，Ti． J Iron Steel Ｒes，1998，10( 6) : 32 ( 王新华，李新宇，吕文景，等． 含 Nb、V、Ti 钢连铸坯中碳、氮 化物的析出及钢的高温塑性． 钢铁研究学报，1998，10 ( 6) : 32) ［5］ Song S H，Guo A M，Shen D D，et al． Effect of boron on the hot ductility of 2. 25Cr1Mo steel． Mater Sci Eng A，2003，360 ( 1 / 2) : 96 ［6］ Mintz B． The influence of composition on the hot ductility of steels and to the problem of transverse cracking． ISIJ Int，1999，39 ( 9) : 833 ［7］ Mohamed Z． Hot ductility behavior of vanadium containing steels． Mater Sci Eng A，2002，326( 2) : 255 ［8］ Wang C H，Wu W，Gan Y，et al． Study on hot ductility and plas￾ticity of ship steel plate containing Nb and Ti． Iron Steel，2002， 37( 8) : 49 ( 王春怀，吴巍，干勇，等． 含铌、钛船板钢高温塑性研究． 钢 铁，2002，37( 8) : 49) ［9］ Wang X H，Zhu G S，Yu H X，et al． High temperature properties of continuous casting high carbon steels． J Univ Sci Technol Bei￾jing，2005，27( 5) : 545 ( 王新华，朱国森，于会香，等． 高碳钢连铸板坯高温力学性 能． 北京科技大学学报，2005，27( 5) : 545) ［10］ Mintz B，Abushosha Ｒ，Jonas J J． Influence of dynamic recrys￾tallisation on the tensile ductility of steels in the temperature range 700 to 1150 ℃ ． ISIJ Int，1992，32( 2) : 241 ［11］ Zhang C，Yue E B，Qiu S T． High temperature mechanical prop￾erties of steels and analysis on their factors． Continuous Casting， 2008( 6) : 6 ( 张晨，岳尔斌，仇圣桃． 钢的高温力学性能及其影响因素 分析． 连铸，2008( 6) : 6) · 881 ·