。710 北京科技大学学报 第31卷 由液相线温度T1和固相线温度Ts的间隔大小决 2.3凝固温度区间钢的脆化原因 定，一般高于固相线10~30℃.测试钢种的Ts,由 对凝固脆性区和低温脆性区塑性最低点的试样 经验公式计算约为1450℃，取ZST=1470℃.测试 断口做金相和扫描电镜观察发现，试样1350℃时的 钢号的ZDT在1350~1440℃之间，则中碳钢纵裂 断口宏观上看断裂表面平坦（图4(）)，放大后可见 纹敏感温度区间为1350~1470℃.低温脆性区钢 枝晶间存在液相凝固的迹象，沿晶界由于出现液膜 的脆化对表面横裂纹有重要影响.实验研究证明， 导致破坏（图4(b).由于试样拉断后激冷，断口部 60%时材料的裂纹敏感性明显增加；所以，以此 位基本为奥氏体相的淬火组织一板条状马氏体组 值对应的温度范围来反映低温脆性区钢的横裂纹敏 织，如图5.在钢的凝固温度附近的脆性温度区，脆 感性.该温度范围越宽，塑性凹槽越深，裂纹敏感性 性主要是由于在高温下枝晶间富集氧、硫和磷等杂 越强.表3为三个钢号的裂纹敏感温区.结合图2 质，降低了固相线温度，在枝晶间形成液膜，降低了 可知，这三个钢号的裂纹敏感性有一定差别，Q235B钢 枝晶间的结合强度，增加了热脆性，导致凝固前沿易 的纵裂敏感性较强，而Q345B的横裂纹敏感性强，与现 产生裂纹.晶界液相量的不同导致钢塑性不同，同 场实际生产中Q235B钢纵裂缺陷率相对较高而Q345B 一温度下液相量的多少决定着钢的面缩率的高低. 边裂缺陷率相对较高一致，说明工艺条件相同时钢的 杂质元素含量增加，塑性降低9.表4是图4(b)中 裂纹敏感性是决定是否产生裂纹的内在因素 区域A、B的能谱分析成分.由表可知，枝晶间S、P 表3裂纹敏感温度区间 和0等杂质元素含量较高，说明试样凝固时杂质元 Table 3 Crack sensitivity temperatue range ℃ 表4图4b)中A、B点成分（质量分数） 钢种 Ts ZST Z①T 横裂纹敏感温区 Table 4 Composition at Points A and B in Fig.4(b)% SS400 1450 1470 1440 825-730 位置 0 P Mn Fe Q235B 1450 1470 1350 840-775 A 5.58 000 000 1.87 9254 Q345B1445 1470 1420 850-725 B 695008008 220 9068 (b) 50m 图4拉伸断口形貌(1350℃.（低倍：(b)高倍 Fig.4 Morphobgies of tensile fracture surfaoe (1350 C):(a)macrostructure (b)microstructu 8 um 8 um 图5试样断▣金相组织.(aSS400(1350℃：(b)Q235B(1350℃：(cQ345B(1400○ Fig.5 Metallurgical structures of fracture surfaces:(a)SS400(1350 C);(b)Q235B (1350 C);(c)Q345B (1 400 ℃由液相线温度 TL 和固相线温度 TS 的间隔大小决 定, 一般高于固相线 10 ～ 30 ℃.测试钢种的 TS, 由 经验公式计算约为1 450 ℃, 取ZS T =1 470 ℃.测试 钢号的 ZDT 在1 350 ～ 1 440 ℃之间, 则中碳钢纵裂 纹敏感温度区间为 1 350 ～ 1 470 ℃.低温脆性区钢 的脆化对表面横裂纹有重要影响.实验研究证明, Χ<60 %时材料的裂纹敏感性明显增加 ;所以, 以此 值对应的温度范围来反映低温脆性区钢的横裂纹敏 感性.该温度范围越宽, 塑性凹槽越深, 裂纹敏感性 越强.表 3 为三个钢号的裂纹敏感温区.结合图 2 可知, 这三个钢号的裂纹敏感性有一定差别,Q235B钢 的纵裂敏感性较强,而 Q345B的横裂纹敏感性强, 与现 场实际生产中Q235B钢纵裂缺陷率相对较高而Q345B 边裂缺陷率相对较高一致, 说明工艺条件相同时钢的 裂纹敏感性是决定是否产生裂纹的内在因素. 表 3 裂纹敏感温度区间 Table 3 Crack sensitivity temperatu re range ℃ 钢种 T S ZS T ZDT 横裂纹敏感温区 SS400 1 450 1 470 1 440 825 ～ 730 Q235B 1 450 1 470 1 350 840 ～ 775 Q345B 1 445 1 470 1 420 850 ～ 725 2.3 凝固温度区间钢的脆化原因 对凝固脆性区和低温脆性区塑性最低点的试样 断口做金相和扫描电镜观察发现, 试样1 350 ℃时的 断口宏观上看断裂表面平坦( 图 4( a) ) , 放大后可见 枝晶间存在液相凝固的迹象, 沿晶界由于出现液膜 导致破坏( 图 4( b) ) .由于试样拉断后激冷, 断口部 位基本为奥氏体相的淬火组织—板条状马氏体组 织, 如图 5 .在钢的凝固温度附近的脆性温度区, 脆 性主要是由于在高温下枝晶间富集氧、硫和磷等杂 质, 降低了固相线温度, 在枝晶间形成液膜, 降低了 枝晶间的结合强度, 增加了热脆性, 导致凝固前沿易 产生裂纹 .晶界液相量的不同导致钢塑性不同, 同 一温度下液相量的多少决定着钢的面缩率的高低. 杂质元素含量增加, 塑性降低[ 4] .表 4 是图 4( b) 中 区域 A 、B 的能谱分析成分 .由表可知, 枝晶间 S 、P 和 O 等杂质元素含量较高, 说明试样凝固时杂质元 表 4 图4( b) 中 A 、B 点成分( 质量分数) Table 4 Composition at Points A and B in Fig .4( b) % 位置 O P S M n Fe A 5.58 0.00 0.00 1.87 92.54 B 6.95 0.08 0.08 2.20 90.68 图 4 拉伸断口形貌( 1 350 ℃) .( a) 低倍;( b) 高倍 Fig.4 Morphologies of tensile fracture surface ( 1 350 ℃) :( a) macrostructure;( b) microstructure 图 5 试样断口金相组织.( a) SS400 ( 1 350 ℃) ;(b) Q235B ( 1 350 ℃) ;( c) Q345B ( 1 400 ℃) Fig.5 Met allurgical structures of fractu re surfaces:( a) S S400 ( 1 350 ℃) ;(b ) Q235B ( 1 350 ℃) ;( c) Q345B ( 1 400 ℃) · 710 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 31 卷