史成斌等：低碳含硼钢中BN的析出行为 13 Mater Re,2010,55(3):168 ☑3300K·mi ☐450Kmin 7]Hannerz N E.Critical hot plasticity and transverse cracking in 110K·mn continuous slab casting with particular reference to composition. Trans ISIJ Int,1985,25(2):149 [8]Zhao ST,Wu P,Guo A M,et al.Segregation of boron in the tem- perature range oflower hot ductility of microalloy steels.T Mater Heat Treat,2010,31(11):85 (赵守田，吴平，郭爱民，等.微合金钢高温热塑性低谷区硼 的偏聚.材料热处理学报，2010,31(11)：85) 9]Mao X P.Microalloying Technology on Thin Slab Casting and Di- 23 3-55-1010-1515-20 B入N直径m rect Rolling Process.Beijing:Metallurgical Industry Press,2008 (毛新平.薄板坯连铸连轧微合金化技术.北京：治金工业出 图8不同冷却速率钢中BN的尺寸分布 版社，2008) Fig.8 Size distribution of BN in the steel with different cooling rates [1o]Chown L H,Cornish L A.Investigation of hot ductility in Al- killed boron steels.Mater Sci Eng A,2008,494(1):263 凝固前沿粗大BN的生成有利于减少钢中细小的氮化 [11]Jin G X,Du L X,Gao C R.Thermodynamic analysis of boron 物，降低细小氮化物对晶界的钉扎作用 nitride formation in boron microalloyed steel.Northeastern Univ 3结论 Nat Sci,2014,36(4):483 (金光秀，杜林秀，高彩茹.含硼微合金钢中硼氮化物形成 (1)在钢液凝固过程中无微观偏析的条件下，试 的热力学分析.东北大学学报：自然科学版，2014,36(4)： 验用钢的化学成分不满足BN在凝固前沿析出的热力 483) 学条件：在考虑钢液凝固前沿溶质元素微观偏析时，当 [12]Yin SC,Hajime K,Mitsuru T.The precipitation behavior of bo- ride during cooling.Acta Metall Sin,1982,18(5):559 固相率∫>0.981时，BN的生成满足热力学条件. (尹士科，小松肇，谷野满.冷却过程中硼化物的析出行为 (2)在凝固前沿随着固相率的增加，B和N均会 金属学报，1982,18(5)：559) 发生偏析.其中，凝固前沿B的偏析更为显著.当固 [13]Chen J X.Common Charts and Data Book for Steelmaking.Bei- 相率接近于1时，硼在剩余液相中的实际含量远高于 jing:Metallurgical Industry Press,2010 氮元素的含量，N的扩散是BN长大的限制性环节. (陈家样.炼钢常用图标数据手册.北京：治金工业出版社， (3)钢液的冷却速率对凝固前沿B和N元素的偏 2010) [14]Evans D B,Pehlke RD.Aluminum-nitrogen equilibrium in liq- 析无显著影响，而对析出BN的尺寸有明显影响.随着 uid iron.Trans Metall Soc AIME,1964,230(7)1651 冷速的增加，BN长大所需的相对时间减小，在钢液凝 15]The Japan Society for the Promotion of Science.Steelmaking Da- 固过程中达到目标尺寸的时间限制了BN的进一步长 ta Sourcebook.Montreux:Gordon and Breach Science Publish- 大.因此，冷速的增加导致凝固时间相对减小，BN的 cs,1988 尺寸也相应减小 06] Guo S R,Lu D Z,Fan H M.Role of B and C in a Ni-Fe-Cr Base Superalloy.Acta Metall Sin,1988,24(3):206 参考文献 (郭守仁，卢德忠，范鹤鸣.硼和碳在一种Ni-feCr基高温 [1]Brune T,Senk D,Walpot R.et al.Hot ductility behavior of bo- 合金中的作用.金属学报，1988,24(3)：206) ron containing microalloyed steels with varying manganese con- [17]Fu J,Liu D L.Study on the precipitation behavior of TiN in the tents.Metall Mater Trans B,2015,46B(3)1400 microalloyed steels.Acta Metall Sin,2000,36(8):801 2]Cho K,Mun D J,Kang M,et al.Effect of thermal cycle and ni- (傅杰，柳得橹.微合金钢中TN的析出现律研究.金属学 trogen content on the hot ductility of boron-bearing steel.IS//Int, 报，2000,36(8)：801) 2010.50(6):839 18] Khan M I,Mostafa A O,Aljarrah M,et al.Influence of cooling 3]Kim S K.Kim JS,Kim N J.Effect of boron on the hot ductility rate on microsegregation behavior of magnesium alloys.Mater of Nb-containing steel.Metall Mater Trans A,2002,33A (3): 2014,2014(7):1 701 19] Won YM,Thomas BG.Simple model of microsegregation during [4]Cho KC.Mun D J.Koo Y M,et al.Effect of niobium and titani- solidification of steels.Metall Mater Trans A,2001,32 (7): um addition on the hot ductility of boron containing steel.Mater 1755 Sci Eng A,2011,528(10/11):3556 D20]Ohnaka I.Mathematical analysis of solute redistribution during 5]Zarandi F.Yue S.Effect of boron on the hot ductility of the Nb- solidification with diffusion in solid phase.Trans /S//Int,1986, microalloyed steel in austenite region.Metall Mater Trans A, 26(12):1045 2006,37A(7):2316 21]Maugis P,Goune M.Kinetics of vanadium carbonitride precipi- [6] Mintz B.Crowther DN.Hot ductility of steels and its relationship tation in steel:a computer model.Acta Mater,2005,53 (12): to the problem of transverse cracking in continuous casting.Int 3359史成斌等: 低碳含硼钢中 BN 的析出行为 图 8 不同冷却速率钢中 BN 的尺寸分布 Fig． 8 Size distribution of BN in the steel with different cooling rates 凝固前沿粗大 BN 的生成有利于减少钢中细小的氮化 物，降低细小氮化物对晶界的钉扎作用． 3 结论 ( 1) 在钢液凝固过程中无微观偏析的条件下，试 验用钢的化学成分不满足 BN 在凝固前沿析出的热力 学条件; 在考虑钢液凝固前沿溶质元素微观偏析时，当 固相率 fs ＞ 0. 981 时，BN 的生成满足热力学条件． ( 2) 在凝固前沿随着固相率的增加，B 和 N 均会 发生偏析． 其中，凝固前沿 B 的偏析更为显著． 当固 相率接近于 1 时，硼在剩余液相中的实际含量远高于 氮元素的含量，N 的扩散是 BN 长大的限制性环节． ( 3) 钢液的冷却速率对凝固前沿 B 和 N 元素的偏 析无显著影响，而对析出 BN 的尺寸有明显影响． 随着 冷速的增加，BN 长大所需的相对时间减小，在钢液凝 固过程中达到目标尺寸的时间限制了 BN 的进一步长 大． 因此，冷速的增加导致凝固时间相对减小，BN 的 尺寸也相应减小． 参 考 文 献 ［1］ Brune T，Senk D，Walpot Ｒ，et al． Hot ductility behavior of bo￾ron containing microalloyed steels with varying manganese con￾tents． Metall Mater Trans B，2015，46B( 3) : 1400 ［2］ Cho K，Mun D J，Kang M，et al． Effect of thermal cycle and ni￾trogen content on the hot ductility of boron-bearing steel． ISIJ Int， 2010，50( 6) : 839 ［3］ Kim S K，Kim J S，Kim N J． Effect of boron on the hot ductility of Nb-containing steel． Metall Mater Trans A，2002，33A( 3) : 701 ［4］ Cho K C，Mun D J，Koo Y M，et al． Effect of niobium and titani￾um addition on the hot ductility of boron containing steel． Mater Sci Eng A，2011，528( 10 /11) : 3556 ［5］ Zarandi F，Yue S． Effect of boron on the hot ductility of the Nb￾microalloyed steel in austenite region． Metall Mater Trans A， 2006，37A( 7) : 2316 ［6］ Mintz B，Crowther D N． Hot ductility of steels and its relationship to the problem of transverse cracking in continuous casting． Int Mater Ｒev，2010，55( 3) : 168 ［7］ Hannerz N E． Critical hot plasticity and transverse cracking in continuous slab casting with particular reference to composition． Trans ISIJ Int，1985，25( 2) : 149 ［8］ Zhao S T，Wu P，Guo A M，et al． Segregation of boron in the tem￾perature range oflower hot ductility of microalloy steels． T Mater Heat Treat，2010，31( 11) : 85 ( 赵守田，吴平，郭爱民，等． 微合金钢高温热塑性低谷区硼 的偏聚． 材料热处理学报，2010，31( 11) : 85) ［9］ Mao X P． Microalloying Technology on Thin Slab Casting and Di￾rect Ｒolling Process． Beijing: Metallurgical Industry Press，2008 ( 毛新平． 薄板坯连铸连轧微合金化技术． 北京: 冶金工业出 版社，2008) ［10］ Chown L H，Cornish L A． Investigation of hot ductility in Al￾killed boron steels． Mater Sci Eng A，2008，494( 1) : 263 ［11］ Jin G X，Du L X，Gao C Ｒ． Thermodynamic analysis of boron nitride formation in boron microalloyed steel． J Northeastern Univ Nat Sci，2014，36( 4) : 483 ( 金光秀，杜林秀，高彩茹． 含硼微合金钢中硼氮化物形成 的热力学分析． 东北大学学报: 自然科学版，2014，36( 4) : 483) ［12］ Yin S C，Hajime K，Mitsuru T． The precipitation behavior of bo￾ride during cooling． Acta Metall Sin，1982，18( 5) : 559 ( 尹士科，小松肇，谷野满． 冷却过程中硼化物的析出行为． 金属学报，1982，18( 5) : 559) ［13］ Chen J X． Common Charts and Data Book for Steelmaking． Bei￾jing: Metallurgical Industry Press，2010 ( 陈家祥． 炼钢常用图标数据手册． 北京: 冶金工业出版社， 2010) ［14］ Evans D B，Pehlke ＲD． Aluminum-nitrogen equilibrium in liq￾uid iron． Trans Metall Soc AIME，1964，230( 7) : 1651 ［15］ The Japan Society for the Promotion of Science． Steelmaking Da￾ta Sourcebook． Montreux: Gordon and Breach Science Publish￾ers，1988 ［16］ Guo S Ｒ，Lu D Z，Fan H M． Ｒole of B and C in a Ni--Fe--Cr Base Superalloy． Acta Metall Sin，1988，24( 3) : 206 ( 郭守仁，卢德忠，范鹤鸣． 硼和碳在一种 Ni--Fe--Cr 基高温 合金中的作用． 金属学报，1988，24( 3) : 206) ［17］ Fu J，Liu D L． Study on the precipitation behavior of TiN in the microalloyed steels． Acta Metall Sin，2000，36( 8) : 801 ( 傅杰，柳得橹． 微合金钢中 TiN 的析出现律研究． 金属学 报，2000，36( 8) : 801) ［18］ Khan M I，Mostafa A O，Aljarrah M，et al． Influence of cooling rate on microsegregation behavior of magnesium alloys． J Mater， 2014，2014( 7) : 1 ［19］ Won Y M，Thomas BG． Simple model of microsegregation during solidification of steels． Metall Mater Trans A，2001，32 ( 7 ) : 1755 ［20］ Ohnaka I． Mathematical analysis of solute redistribution during solidification with diffusion in solid phase． Trans ISIJ Int，1986， 26( 12) : 1045 ［21］ Maugis P，Gouné M． Kinetics of vanadium carbonitride precipi￾tation in steel: a computer model． Acta Mater，2005，53( 12) : 3359 · 31 ·