刘洪波等：钛和钒对高锰钢高温热延性的影响 ·527· 钢出现大量的颗粒.在这些颗粒之中，除一部分的 2] Efstathiou C,Sehitoglu H.Strain hardening and heterogeneous Ti(C,N)之外，其他基本为(Ti,V)C颗粒，其大量分布 deformation during twinning in Hadfield steel.Acta Mater,2010, 58(5)：1479 在晶界上和晶粒内部.由扫描电镜结果可知，相比于 B]Xu Z M.The carbides in V-Ti alloy high-manganese steel.Trans M2高锰钢，钒的加入使M3高锰钢中析出物颗粒无论 Met Heat Treat,1994,15 (4):60 从数量上还是尺寸上都出现了明显的增加 (徐志明.钒钛高锰钢中碳化物的研究.金属热处理学报， 4结论 1994,15(4):60) 4]Su R X.Study on Ti-bearing high Mn steel.Res /ron Steel,1993 利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了单独添加 (6):23 钛(0.10%)及复合添加钛(0.11%)和钒(0.20%)对 (苏日娴.加钛处理高锰钢的研究.钢铁研究，1993(6)：23) [5] Mintz B.The influence of composition on the hot ductility of steels 铸钛高锰钢Mnl3在700~1200℃温度区间内高温热 and to the problem of transverse cracking.IS//Int,1999,39 延性的影响，主要研究结论如下 (9):833 (1)在700~1000℃较低的拉伸温度范围内，钛 [6] Comineli O,Abushosha R,Mintz B.Influence of titanium and ni- 和钒的加入可以显著改善高锰钢的抗拉强度，这是因 trogen on hot ductility of C-Mn-Nb-Al steels.Mater Sci Technol, 为钛和钒的加入可以固溶到高锰奥氏体钢中，起到了 1999,15(9):1058 固溶强化的作用：在高温范围1050~1200℃，三种高 今 Abushosha R,Comineli O,Mintz B.Influence of Ti on hot ductil- 锰钢的最大抗拉强度趋向一致. ity of C-Mn-Al steels.Mater Sci Technol,1999,15(3):278 8] (2)高锰钢热延性曲线表明在相同的拉伸测试温 Luo H W,KarjalainenL P,Porter D A,et al.The influence of Ti on the hot ductility of Nb-bearing steels in simulated continuous 度下，随着钢中钛的加入，高锰钢的断面收缩率几乎在 casting process.ISIJ Int,2002,42(3)273 整个测试温度范围内都显著降低，这说明0.10%钛的 9] Wang X H,Wang W J,Liu X Y,et al.Study on transverse cor- 加入恶化了高锰钢的热延性：在此基础上，在钢中加入 ner cracking occurrence prevention of the Nb.V and Ti microl- 0.20%的钒，高锰钢的断面收缩率呈现进一步降低， loying steel CC slabs.Iron Steel,1988,33(1)22 0.20%钒的加入进一步加剧了高锰钢热延性的恶化. (王新华，王文军，刘新宇，等诚少含铌、钒、钛微合金化钢 (3)未微合金化高锰钢在800~1000℃范围内热 连铸坯角裂纹的研究.钢铁，1988,33(1)：22) [10]Han X Y.Funetionsof Nb,V and Ti in micro-alloyed steel.Wide 延性逐渐提高，这是在拉伸过程中发生了动态再结晶 Heavy Plate,2006,12(1):39 所致：钢中0.10%钛的加入抑制了高锰钢动态再结晶 (韩孝永.铌、钒、钛在微合金化钢中的作用.宽厚板，2006， 的发生，直接导致了含钛高锰钢的热延性的恶化：对于 12(1):39 同时含0.11%钛和0.20%钒的高锰钢，钢中较高的钛 [11]Brimacombe J K,Sorimachi K.Crack formation in the continu- 含量使得钒会以(Ti,V)C的形式析出，抑制了单独VC ous casting of steel.Metall Trans B,1977,8 (2)489 的析出，延缓了含钛钒高锰钢在变形过程中动态再结 D2] Fan Y,Wang M L,Zhang H,et al.Hot plasticity and fracture 晶的出现，热延性呈现进一步下降. mechanism of the third generation of automobile steel.Uni Sci Technol Beijing,2013,35(5):607 (4)Thermo-Cale热力学计算结果表明在单独含 (范倚，王明林，张慧，等.第三代汽车钢的热延性及断裂机 钛的高锰钢中，T(C,N)开始析出的温度约为 理.北京科技大学学报，2013,35(5)：607) 1499℃，远高于其液相线温度，Ti=1386℃.这说 03] Mintz B,Yue S,Jonas JJ.Hot ductility of steels and its rela- 明钢中0.10%的钛元素导致了Ti(C,N)在高锰钢液 tionship to the problem of transverse cracking during continuous 相中已经开始生成，这些粒子在液相中以及冷却过程 casting.Int Mater Rer,1991,36(1):187 [14]Mintz B,Abushosha R.Influence of vanadium on hot ductility of 中快速生长至一定的尺寸，其结果导致了晶界强度的 steel.fronmaking Steelmaking,1993,20(6):445 弱化，加速了裂纹的生长.在同时含有0.11%钛和 [15]Bank K M,Tuling A,Mintz B.The influence of N on hot ductil- 0.20%钒的高锰钢中的析出颗粒除一部分Ti(C,N)之 ity of V Nb and Nb-Ti-containing steels using improved ther- 外，其他基本为(T,V)C,其大量分布在晶界上和晶粒 mal simulation of continuous casting.J S Afr Inst Min Met, 内部.相比于单独含钛的高锰钢，钒的加入使得钢中 2011,111(10):711 析出物颗粒无论从数量上还是尺寸上都出现了明显的 16] Vedani M,Ripamonti D.Mannucci A,et al.Hot ductility of microalloyed steels.La Metall Ital,2008(5):19 增加 [17]Machara Y,Yasumoto K,Tomono H,et al.Surface cracking mechanism of continuously cast low carbon low alloy steel slabs 参考文献 Mater Sci Technol,1990,6(9):793 [18]Revaux T,Guerin J D,Bricout J P.Hot ductility study of con- [1]Hutchinson B,Ridley N.On dislocation accumulation and work tinuous casting steels.J Mater Sci Technol,2004,20:19 hardening in Hadfield steel.Scripta Mater,2006,55(4):299 [19]Mohamed Z.Hot ductility behavior of vanadium containing刘洪波等: 钛和钒对高锰钢高温热延性的影响 钢出现大量的颗粒． 在这些颗粒之中，除一部 分 的 Ti( C，N) 之外，其他基本为( Ti，V) C 颗粒，其大量分布 在晶界上和晶粒内部． 由扫描电镜结果可知，相比于 M2 高锰钢，钒的加入使 M3 高锰钢中析出物颗粒无论 从数量上还是尺寸上都出现了明显的增加． 4 结论 利用 Gleeble-3500 热模拟试验机研究了单独添加 钛( 0. 10% ) 及复合添加钛( 0. 11% ) 和钒( 0. 20% ) 对 铸钛高锰钢 Mn13 在 700 ～ 1200 ℃ 温度区间内高温热 延性的影响，主要研究结论如下． ( 1) 在 700 ～ 1000 ℃ 较低的拉伸温度范围内，钛 和钒的加入可以显著改善高锰钢的抗拉强度，这是因 为钛和钒的加入可以固溶到高锰奥氏体钢中，起到了 固溶强化的作用; 在高温范围 1050 ～ 1200 ℃，三种高 锰钢的最大抗拉强度趋向一致． ( 2) 高锰钢热延性曲线表明在相同的拉伸测试温 度下，随着钢中钛的加入，高锰钢的断面收缩率几乎在 整个测试温度范围内都显著降低，这说明 0. 10% 钛的 加入恶化了高锰钢的热延性; 在此基础上，在钢中加入 0. 20% 的钒，高锰钢的断面收缩率呈现进一步降低， 0. 20% 钒的加入进一步加剧了高锰钢热延性的恶化． ( 3) 未微合金化高锰钢在 800 ～ 1000 ℃ 范围内热 延性逐渐提高，这是在拉伸过程中发生了动态再结晶 所致; 钢中 0. 10% 钛的加入抑制了高锰钢动态再结晶 的发生，直接导致了含钛高锰钢的热延性的恶化; 对于 同时含 0. 11% 钛和 0. 20% 钒的高锰钢，钢中较高的钛 含量使得钒会以( Ti，V) C 的形式析出，抑制了单独 VC 的析出，延缓了含钛钒高锰钢在变形过程中动态再结 晶的出现，热延性呈现进一步下降． ( 4) Thermo--Calc 热力学计算结果表明在单独含 钛 的 高 锰 钢 中，Ti( C，N) 开 始 析 出 的 温 度 约 为 1499 ℃，远高于其液相线温度，Tliquidus = 1386 ℃ ． 这说 明钢中 0. 10% 的钛元素导致了 Ti( C，N) 在高锰钢液 相中已经开始生成，这些粒子在液相中以及冷却过程 中快速生长至一定的尺寸，其结果导致了晶界强度的 弱化，加 速 了 裂 纹 的 生 长． 在 同 时 含 有 0. 11% 钛 和 0. 20% 钒的高锰钢中的析出颗粒除一部分 Ti( C，N) 之 外，其他基本为( Ti，V) C，其大量分布在晶界上和晶粒 内部． 相比于单独含钛的高锰钢，钒的加入使得钢中 析出物颗粒无论从数量上还是尺寸上都出现了明显的 增加． 参 考 文 献 ［1］ Hutchinson B，Ｒidley N． On dislocation accumulation and work hardening in Hadfield steel． Scripta Mater，2006，55( 4) : 299 ［2］ Efstathiou C，Sehitoglu H． Strain hardening and heterogeneous deformation during twinning in Hadfield steel． Acta Mater，2010， 58( 5) : 1479 ［3］ Xu Z M． The carbides in V-Ti alloy high-manganese steel． Trans Met Heat Treat，1994，15( 4) : 60 ( 徐志明． 钒钛高锰钢中碳化物的研究． 金属热处理学报， 1994，15( 4) : 60) ［4］ Su Ｒ X． Study on Ti-bearing high Mn steel． Ｒes Iron Steel，1993 ( 6) : 23 ( 苏日娴． 加钛处理高锰钢的研究． 钢铁研究，1993( 6) : 23) ［5］ 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 ［6］ Comineli O，Abushosha Ｒ，Mintz B． Influence of titanium and ni￾trogen on hot ductility of C--Mn--Nb--Al steels． Mater Sci Technol， 1999，15( 9) : 1058 ［7］ Abushosha Ｒ，Comineli O，Mintz B． Influence of Ti on hot ductil￾ity of C--Mn--Al steels． Mater Sci Technol，1999，15( 3) : 278 ［8］ Luo H W，KarjalainenL P，Porter D A，et al． The influence of Ti on the hot ductility of Nb-bearing steels in simulated continuous casting process． ISIJ Int，2002，42( 3) : 273 ［9］ Wang X H，Wang W J，Liu X Y，et al． Study on transverse cor￾ner cracking occurrence prevention of the Nb，V and Ti micro-al￾loying steel CC slabs． Iron Steel，1988，33( 1) : 22 ( 王新华，王文军，刘新宇，等． 减少含铌、钒、钛微合金化钢 连铸坯角裂纹的研究． 钢铁，1988，33( 1) : 22) ［10］ Han X Y． Functionsof Nb，V and Ti in micro-alloyed steel． Wide Heavy Plate，2006，12( 1) : 39 ( 韩孝永． 铌、钒、钛在微合金化钢中的作用． 宽厚板，2006， 12( 1) : 39 ［11］ Brimacombe J K，Sorimachi K． Crack formation in the continu￾ous casting of steel． Metall Trans B，1977，8( 2) : 489 ［12］ Fan Y，Wang M L，Zhang H，et al． Hot plasticity and fracture mechanism of the third generation of automobile steel． J Univ Sci Technol Beijing，2013，35( 5) : 607 ( 范倚，王明林，张慧，等． 第三代汽车钢的热延性及断裂机 理． 北京科技大学学报，2013，35( 5) : 607) ［13］ Mintz B，Yue S，Jonas J J． Hot ductility of steels and its rela￾tionship to the problem of transverse cracking during continuous casting． Int Mater Ｒev，1991，36( 1) : 187 ［14］ Mintz B，Abushosha Ｒ． Influence of vanadium on hot ductility of steel． Ironmaking Steelmaking，1993，20( 6) : 445 ［15］ Bank K M，Tuling A，Mintz B． The influence of N on hot ductil￾ity of V-，Nb-，and Nb-Ti-containing steels using improved ther￾mal simulation of continuous casting． J S Afr Inst Min Met， 2011，111( 10) : 711 ［16］ Vedani M，Ｒipamonti D，Mannucci A，et al． Hot ductility of microalloyed steels． La Metall Ital，2008( 5) : 19 ［17］ Maehara Y，Yasumoto K，Tomono H，et al． Surface cracking mechanism of continuously cast low carbon low alloy steel slabs． Mater Sci Technol，1990，6( 9) : 793 ［18］ Ｒevaux T，Guérin J D，Bricout J P． Hot ductility study of con￾tinuous casting steels． J Mater Sci Technol，2004，20: 19 ［19］ Mohamed Z． Hot ductility behavior of vanadium containing · 725 ·