D01:10.13374.isml00103x.2009.06.0I7 第31卷第6期 北京科技大学学报 Vol.31 No.6 2009年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jum.2009 中碳钢高温力学和冶金行为 孙彦挥倪有金许中波蔡开科 北京科技大学治金与生态工程学院，北京100083 摘要采用Gledble1500热模拟机对CSP生产的SS400.Q235B和Q345B钢的热塑性进行了研究.结果发现.所研究的钢 存在两个低塑性区，即凝固脆性温区(Tm~1310○和低温脆性温区(850~725℃.试样断口金相和成分分析表明：产生凝固 脆性温区的原因主要是高温下枝晶间有害元素S,P和O富集形成液膜：产生低温脆性温区的原因主要是奥氏体晶界出现铁 素体薄膜以及细小AN析出造成连铸坯的塑性降低.根据研究结果，提出了改善钢的热塑性防止铸坯裂纹的工艺建议. 关键词薄板坯：中碳钢：高温力学性能；CSP工艺 分类号TG115.5:TG14231 Mechanical and metallurgy behaviour of medium carbon steel SUN Yan-hui.NI You-jin.XU Zhong-bo.CAl Kai-ke School of Metallurgical and Ecological Engineering.University of Science and Techmology Beijing Beijing 100083.China ABSTRACT The hot ductility of SS400,Q235B.Q345B steels produced by CSP process was investigated with a Gleeble 1500 test- ing machine.the results show that the steels have two low ductility zones.The first zone was founded in the range from Tm to 1310 C and the second zone in the range from 850 to 725 C.Low ductility and strength in the first zone is due to the presence of liquid films in interdendritic regions w hich result from sulfur,phosphomus and ox ygen segregation between dendrites.The two main reasons for low ductility in the second zone are AIN precipitation and network-shape ferrite formation at grain boundaries.Based on the re- sults,some measures were given to improve the hot ductility of medium carbon steel for preventing slab cracks KEY WORDS thin slab:medium carbon steel;high temperature mechanical properties;CSP process 钢的高温力学性能对连铸过程中铸坯裂纹的形 1实验方法 成有重要影响，连铸坯上发现的大多数裂纹均起源 于高温低塑性的敏感区域.钢的高温力学性能一般 在薄板坯上沿板坯纵向取样，加工成10mm× 用钢在高温下的塑性及强度来表征，是由钢在高温 110mm拉伸试样.该厂中碳钢三个钢号的平均化 下的治金行为决定的.因此，开展对中碳钢薄板坯 学成分见表1. 高温力学和治金行为的研究对防止表面裂纹具有重 表1钢种的化学成分 要意义.本文利用Gleeble1500热模拟试验机， Table I Chemical compostion of steel grades 测试了国内某CSP钢厂生产的SS400、Q235B和 钢种 C Si Mn P S AL. Ca Q345B中碳钢薄板坯的高温力学性能，并对拉伸断 SS4000190030.380.0130005200200021 口形貌、析出物和凝固组织进行观察分析，分析了钢 Q235B0190060.4100150005800200021 在低塑性区的脆化原因.根据研究结果，提出了改 Q345B0190131.200.0130003900200018 善CSP生产SS400、Q235B和Q345B钢的热塑性， 防止板坯表面裂纹的工艺建议. 试样在工作室内固定，抽真空，在Ar气保护条 件下，将试样以20℃·s1的速度加热至1350℃，保 收稿日期：2008-05-27 作者简介：孙彦辉(197l一），男，副教授，E-mail:suryanhu metal.ust山.edu.cm中碳钢高温力学和冶金行为 孙彦辉 倪有金 许中波 蔡开科 北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 摘 要 采用 Gleeble 1500 热模拟机对 CSP 生产的 SS400、Q235B 和 Q345B 钢的热塑性进行了研究.结果发现, 所研究的钢 存在两个低塑性区, 即凝固脆性温区( T m ～ 1310 ℃) 和低温脆性温区( 850 ～ 725 ℃) .试样断口金相和成分分析表明:产生凝固 脆性温区的原因主要是高温下枝晶间有害元素 S 、P 和 O 富集形成液膜;产生低温脆性温区的原因主要是奥氏体晶界出现铁 素体薄膜以及细小 AlN 析出造成连铸坯的塑性降低.根据研究结果, 提出了改善钢的热塑性防止铸坯裂纹的工艺建议. 关键词 薄板坯;中碳钢;高温力学性能;CSP 工艺 分类号 TG115.5 ;TG 142.31 Mechanical and metallurgy behaviour of medium carbon steel SUN Yan-hui, NI You-jin, XU Zhong-bo, CAI Kai-ke S chool of Metallurgical and Ecological Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, C hina ABSTRACT The hot ductility of SS400, Q235B, Q345B steels pro duced by CSP process was investigated with a Gleeble 1500 test￾ing machine, the results show that the steels have two low ductility zones.The first zone w as founded in the range from T m to 1310 ℃ and the second zone in the rang e from 850 to 725 ℃.Low ductility and strength in the first zo ne is due to the presence of liquid films in interdendritic regions w hich result from sulfur, phospho rus and ox ygen seg reg ation between dendrites.The two main reasons for low ductility in the second zone are AlN precipitation and network-shape ferrite formation at grain boundaries.Based o n the re￾sults, some measures w ere g iven to improve the hot ductility of medium carbo n steel for preventing slab cracks. KEY WORDS thin slab;medium carbon steel ;high temperature mechanical properties ;CSP process 收稿日期:2008-05-27 作者简介:孙彦辉( 1971—) , 男, 副教授, E-mail:sunyanhui @metall.ustb.edu.cn 钢的高温力学性能对连铸过程中铸坯裂纹的形 成有重要影响, 连铸坯上发现的大多数裂纹均起源 于高温低塑性的敏感区域 .钢的高温力学性能一般 用钢在高温下的塑性及强度来表征, 是由钢在高温 下的冶金行为决定的.因此, 开展对中碳钢薄板坯 高温力学和冶金行为的研究对防止表面裂纹具有重 要意义 [ 1] .本文利用 Gleeble 1500 热模拟试验机, 测试了国内某 CSP 钢厂生产的 SS400 、Q235B 和 Q345B 中碳钢薄板坯的高温力学性能, 并对拉伸断 口形貌、析出物和凝固组织进行观察分析, 分析了钢 在低塑性区的脆化原因.根据研究结果, 提出了改 善CSP 生产 SS400 、Q235B 和 Q345B 钢的热塑性, 防止板坯表面裂纹的工艺建议 . 1 实验方法 在薄板坯上沿板坯纵向取样, 加工成 10 mm × 110 mm 拉伸试样.该厂中碳钢三个钢号的平均化 学成分见表 1 . 表 1 钢种的化学成分 Table 1 Chemical composition of steel grades % 钢种 C Si Mn P S Al s Ca SS400 0.19 0.03 0.38 0.013 0.005 2 0.02 0.002 1 Q235B 0.19 0.06 0.41 0.015 0.005 8 0.02 0.002 1 Q345B 0.19 0.13 1.20 0.013 0.003 9 0.02 0.001 8 试样在工作室内固定, 抽真空, 在 Ar 气保护条 件下, 将试样以 20 ℃·s -1的速度加热至 1 350 ℃, 保 第 31 卷 第 6 期 2009 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.6 Jun.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.06.017