·444· 北京科技大 学学 报 2000年第5期 品 (14) 160 0.35Si-0.6Mn-0.02P-0.015S 研究表明，凝固前沿零强度温度(ZST)和零 140 塑性温度(ZDT)分别对应于固相率为0.75和1.0 120 时的温度.本文讨论钢种内裂纹敏感性时采用 名 100 这一结果计算钢种的ZST和ZDT. 80 60 2计算结果及讨论 0 20 2.1冷却速度的影响 0生三三=全=￥ 铸坯凝固过程中，从表面到中心，其冷却速 0.0 0.2 0.40.60.81.0 度是不同的，据文献[9]，210mm厚的板坯从表 wo% 面到中心冷却速度为186.5~0.19℃s,对应的枝 图2钢中C含量对晶间偏析的影响 晶间距为19~280m.图1给出了不同冷却速度 Fig.2 The effect of C content on interdendritic segreation at the end of solidification 1.42 300 0.18C-0.35si-0.6Mn-0.02P-0.015s 度也在此C含量范围内显著降低，如图3所示. 1.40 250 1.55 200 0.35Si-0.6Mn-0.02P-0.015s 1.31 1.50 昌1 150 ☒ 1.45 ZST I5 100 U 1.34. 1.40 % 室 1.32 1.35 ZDT 0 0 50 100 150 200 1.30 vw/℃s1 1.25 图1冷却速度对固相线温度的影响 0.00.2 0.40.60.81.0 Fig.1 The effect of cooling rate on solidus temperature wo/% 图3钢中C含量对ZST和ZDT的影响 条件下计算所得的固相线温度Ts.由图可以看 Fig.3 The effect of C content on ZST and ZDT 出，随着冷却速度的增大，固相线温度降低.考 虑到铸坯中内裂纹通常产生于柱状晶粗大发达 无论是在铁素体（δ）中还是在奥氏体(Y)中， 的区域，故本文计算中枝晶间距取200m,其对 C的扩散系数均比其他元素高出2个数量级， 应的冷却速度为0.45℃s. 其分配系数也远比P,S等元素大，因此，钢凝固 2.2钢中C含量的影响 过程中，C本身不会发生强烈的偏析，计算结果 钢中C含量对枝晶间的微观偏析有很大的 也说明了这一点.由此可见，C对内裂纹敏感性 影响.图2为计算所得的不同C含量条件下C, 的影响并不是由它本身的偏析造成的.从表1 Si,Mn,P,S的偏析情况，图中纵坐标为凝固末 可以看出，P,S的分配系数远小于其它元素.随 期（固相率趋近于1.0）晶间残余液相成分C与 着钢中C含量的增加，钢的凝固由单一的δ相 钢水初始成分C之比.由图可以看出，与S,P相 凝固转变为δ→Y凝固.与在δ相中的凝固参数 比，C,Si,Mn的偏析很小且基本上不随C含量 相比，P,S在Y相中的分配系数减小了一半多， 变化.S,P的偏析严重，其中P的偏析更为突出. 同时扩散系数也减小了1个数量级.这样，随着 不同C含量条件下，S的偏析变化不大，基本上 Y相凝固的出现，P,S的偏析便显著增大，ZDT 稳定在20-23之间，这是残余液相中Mn对S的 亦突然降低.因此，可以说，C主要是通过影响 抑制作用的体现.P的偏析十分显著，特别值得 钢的凝固方式而影响了P,S的偏析，随着钢中C 注意的是，当C质量分数从0.1%增加到0.2%的 含量的增加，ZDT降低，ZDT-ZST的温度范围 过程中，P的偏析急剧增大，相应地，零塑性温 增大，内裂纹敏感性增大.北 京 科 技 大 学 学 报 年 第 期 气己燕 几，声产 斗 「 丁丁二了万一了，尸一，叮， 一 七 七。 、 一 一 一 研究表 明 一︷ ， 凝 固前沿零强度温度 和 零 塑性温度 分别 对应 于 固相 率 为 和 时的温度 本文 讨论钢 种 内裂纹敏感 性 时采用 这 一 结 果 计算钢 种 的 和 丫丫卜， 护 一 ” 一 一一一 甲一 …去－ 一 · ， 岁 卜睁卜“ 阅韶旧，下 、 ，尸， 甘 尸 一一‘一犷一 日一月 ， … 勺二‘且 ，‘ ︸ ”八︹︸︸ 计算结果及讨论 冷却速度的影响 铸坯凝 固过程 中 ， 从表面 到 中心 ， 其冷却 速 度 是 不 同 的 ， 据 文 献 【 ， 厚 的板 坯从 表 面 到 中心冷却 速度 为 一 ℃ ， 对应 的枝 晶 间距 为 一 林 图 给 出 了不 同冷却速度 严冷 图 钢 中 含里对晶 间偏析的影响 啥 · 月魁 血 雌 访 度 也 在 此 含量 范 围 内显 著 降低 ， 如 图 所示 、 、 、 、 ， 、 ︶八、 ︸ ︶︼丹，、气︸ ”‘、︸︹尸 乙资尸工 、 口注 ” · ’吕 ’ · ” ‘ 一 “ 一 · ” 一 · ” ’ ” ” 、 ， 」 尸，盈 内︸气今 访︻ 引 、 泛 、 之人一止二二二 冷 ℃ · 一 ， 、 ’ 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 、 卜 、 、 图 冷却速度对 固相线温度的影响 月触 加 一 条件 下 计 算所得 的 固相 线温度 由 图可 以看 出 ， 随着 冷 却速 度 的增 大 ， 固相 线温度 降低 考 虑 到铸坯 中 内裂纹通常产生 于 柱状 晶粗大发达 的 区域 ， 故 本 文计算 中枝 晶 间距取 拜 ， 其对 应 的冷却 速度 为 ℃ 钢 中 含量 的影响 钢 中 含量对枝 晶 间 的微观偏 析有很 大 的 影 响 图 为计算所 得 的不 同 含 量条件 下 ， ， ， ， 的偏 析情况 ， 图 中纵 坐 标 为凝 固末 期 固相 率趋近于 晶 间残余 液相 成 分 砚 与 钢 水初 始成 分 之 比 由 图可 以看 出 ， 与 ， 相 比 ， ， ， 的偏 析 很 小 且 基 本 上 不 随 含 量 变化 ， 的偏 析严 重 ， 其 中 的偏析更 为突 出 不 同 含 量条件 下 ， 的偏 析 变化 不 大 ， 基本 上 稳 定在 一 之 间 ， 这是 残余 液 相 中 对 的 抑制作用 的体现 的偏 析十分显 著 ， 特别值得 注 意 的是 ， 当 质量 分数从 增加 到 的 过程 中 ， 的偏析 急剧增大 ， 相应地 ， 零塑 性温 图 钢 中 含量对 和 的影响 咭 伟 无论是在铁素体 中还是在奥 氏体 中 ， 的扩 散系数均 比其 他元 素 高 出 个数量 级 ， 其 分配 系 数 也远 比 ， 等 元素 大 ， 因 此 ， 钢 凝 固 过程 中 ， 本 身不会发 生 强烈 的偏 析 ， 计算 结果 也 说 明 了这一 点 由此可 见 ， 对 内裂纹敏 感性 的影 响并 不 是 由它 本 身 的偏析造成 的 从表 可 以看 出 ， ， 的分 配 系数远 小于 其它元素 随 着钢 中 含量 的增加 ， 钢 的凝 固 由单一 的 相 凝 固转变 为 凝 固 与在 相 中的凝 固参数 相 比 ， ， 在 相 中的分 配系数减 小 了一 半 多 ， 同 时扩散 系数 也 减 小 了 个数 量 级 这样 ， 随着 丫相 凝 固 的 出现 ， ， 的偏 析 便 显 著增 大 ， 亦 突然 降低 因 此 ， 可 以说 ， 主 要 是 通 过影 响 钢 的凝 固方式而 影 响 了 ， 的偏析 随着钢 中 含量 的增 加 ， 降低 ， ‘ 的温度范 围 增大 ， 内裂纹敏感性增大