D01:10.133741.is9m1001053x.2009.04.003 第31卷第4期 北京科技大学学报 Vol.31 No.4 2009年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2009 Cu、As和Sn对低合金钢连铸坯第脆性区的影响 耿明山1王新华》张炯明D王万军D肖寄光2) 1)北京科技大学治金与生态工程学院北京1000832)广东省韶关钢铁集团有限公司技术研究中心韶关512123 摘要为了研究残余元素Cu,As和Sn对钢高温延塑性的影响.采用Gleeble一1500热模拟试验机测试了含有一定量Cu,As 和S低合金钢连铸坯的高温延塑性，得到了低合金钢第Ⅲ脆性温度区在920~730℃之间.结果表明：第Ⅲ脆性温度区脆化 的主要原因是奥氏体单相区低温域钢中C、As和S等残余元素在奥氏体晶界的偏聚削弱晶界结合能导致试样沿晶脆性断 裂：奥氏体和铁素体两相区在原奥氏体晶界析出的网状铁素体导致试样沿晶开裂.钢中的C、As和S元素增加第Ⅲ脆性温 度区的宽度和脆性凹槽的深度，同时提高第Ⅲ脆性温度区的上限临界温度. 关键词低合金钢：残余元素：高温延塑性：脆性温度区 分类号TF777.1 Effect of Cu.As and Sn on the low ductility region I of low alloy steel continuous casting slabs GENG Ming-shan',WANG Xin-hua”,ZHANGJiong-ming'”,WANG Wan-jun》,XAOi-gumg2》 1)School of Metallurgical and Ecological Engineering,University of Science and T echnology Beijing.Beijng 100083.China 2)R D Center of Ergineering and Technology,Shaoguan Iron and Steel Group Co.Ltd.,Shaoguan 512123 China ABSTRACT Toinv estigate the effect of residual elements Cu.As and Sn on the hot ductility of steels,the hot ductility of low alloy steel continuous casting slabe containing some Cu As and Sn was measured by tensile tests with a Gleeble-1500 tensile test machine. It is found that the low ducility region Ill is between 920 and 730 C.Embrittlement in the wegion Illis caused by Cu As and Sn segregation along the austenite intergranular in the austenite single-phase low-temperature range which w eakens the binding energy of the intergranular and induces brittle fracture along the intergranular the precipitation of proeutectoid fernite film along the austenite intergranular in the austenite and ferrite twophases range inducesintergranular cracks.Cu.As and Sn in the steel increase the width and depth of the low ductility region IlI and enhance its upper limit critical temperature. KEY WORDS low alloy steel residual elements;hot ductility;low ductility region 随着钢铁工业的快速发展和用户对钢材质量要对钢的高温延塑性已有很多研究，但对同时含有 求的不断提高，钢中残余有害元素导致连铸坯和钢 Cu、As和Sn低合金钢高温延塑性目前还缺乏系统 材性能恶化的问题引起国际钢铁界的高度重视.钢 研究.笔者采用Gleeble一I500热模拟机对低合金钢 中的残余元素是指不是有目的特意加入的、在炼钢 高温延塑性进行测试，根据试样断口分析了测试钢 过程中难以全部或无法去除的、对钢材性能有危害 种的高温脆性行为 作用的、含量较低（其质量分数可能是微量 1实验材料和方法 (0.01%~1.00%),也可能是痕量（不大于 0.01%))的元素.铜、砷、锡和锑等元素与钢材表面 试样取自韶关钢铁集团有限公司生产的低合金 热脆的关系曾有许多报道习.连铸坯表面质量和 连铸坯，尺寸为中10mm×120mm的圆棒，化学成分 内部裂纹缺陷与钢的高温延塑性有密切关系，尽管 见表1.利用Gleeble-一1500热模拟机进行高温拉伸 收稿日期：200805-13 作者简介：耿明山(1979-，男.博士研究生：王新华(1951一)，男.教授.博士生导师，E-mail:w angxinhua(@VIR.sohu.cmmCu 、As 和 Sn 对低合金钢连铸坯第 Ⅲ脆性区的影响 耿明山1) 王新华1) 张炯明1) 王万军1) 肖寄光2) 1)北京科技大学冶金与生态工程学院, 北京 100083 2)广东省韶关钢铁集团有限公司技术研究中心, 韶关 512123 摘 要 为了研究残余元素 Cu 、As 和 Sn 对钢高温延塑性的影响, 采用 Gleeble-1500 热模拟试验机测试了含有一定量 Cu 、As 和 Sn 低合金钢连铸坯的高温延塑性, 得到了低合金钢第Ⅲ脆性温度区在 920 ～ 730 ℃之间.结果表明:第Ⅲ 脆性温度区脆化 的主要原因是奥氏体单相区低温域钢中 Cu 、As 和 Sn 等残余元素在奥氏体晶界的偏聚削弱晶界结合能, 导致试样沿晶脆性断 裂;奥氏体和铁素体两相区在原奥氏体晶界析出的网状铁素体导致试样沿晶开裂.钢中的 Cu 、As 和 Sn 元素增加第Ⅲ脆性温 度区的宽度和脆性凹槽的深度, 同时提高第Ⅲ 脆性温度区的上限临界温度. 关键词 低合金钢;残余元素;高温延塑性;脆性温度区 分类号 TF777.1 Effect of Cu, As and Sn on the low ductility region Ⅲ of low alloy steel continuous casting slabs GENG Ming-shan 1) , WANG Xin-hua 1) , ZHANG Jiong-ming 1) , WANG Wan-jun 1) , X IAO Ji-guang 2) 1)School of Met allurgical and Ecologi cal Engineering , University of Science and T echnology Beijing , Beijing 100083 , China 2)R &D Cent er of Engineering and Technology , Shaoguan Iron and S teel Group Co .Ltd., Shaoguan 512123 , China ABSTRACT To inv estigate the effect of residual elements Cu , As and Sn on the ho t ductility of steels, the ho t ductility of low alloy steel continuous casting slabs containing some Cu, As and Sn was measured by tensile tests with a Gleeble-1500 tensile test machine. It is found that the low ductility regio n Ⅲ is between 920 and 730 ℃.Embrittlement in the region Ⅲ is caused by Cu, As and Sn seg regation along the austenite intergranular in the austenite single-phase low-temperature range , which w eakens the binding energy of the interg ranular and induces brittle fracture alo ng the interg ranular;the precipitation of proeutectoid ferrite film along the austenite interg ranular in the austenite and ferrite two-phases range inducesinterg ranular cracks.Cu , As and Sn in the steel increase the width and depth of the low ductility region Ⅲ and enhance its upper limit critical temperature. KEY WORDS low alloy steel;residual elements ;hot ductility;low ductility region 收稿日期:2008-05-13 作者简介:耿明山(1979—), 男, 博士研究生;王新华(1951—), 男, 教授, 博士生导师, E-mail:w angxinhua@VIP.sohu.com 随着钢铁工业的快速发展和用户对钢材质量要 求的不断提高, 钢中残余有害元素导致连铸坯和钢 材性能恶化的问题引起国际钢铁界的高度重视 .钢 中的残余元素是指不是有目的特意加入的、在炼钢 过程中难以全部或无法去除的 、对钢材性能有危害 作用 的、含 量 较 低 (其 质 量 分 数 可 能 是 微 量 (0.01 %～ 1.00 %), 也 可 能 是 痕 量 (不 大 于 0.01 %))的元素 .铜、砷 、锡和锑等元素与钢材表面 热脆的关系曾有许多报道[ 1-2] .连铸坯表面质量和 内部裂纹缺陷与钢的高温延塑性有密切关系, 尽管 对钢的高温延塑性已有很多研究 , 但对同时含有 Cu 、As 和 Sn 低合金钢高温延塑性目前还缺乏系统 研究 .笔者采用 Gleeble-1500 热模拟机对低合金钢 高温延塑性进行测试 , 根据试样断口分析了测试钢 种的高温脆性行为 . 1 实验材料和方法 试样取自韶关钢铁集团有限公司生产的低合金 连铸坯 ,尺寸为 10 mm ×120 mm 的圆棒 ,化学成分 见表 1 .利用 Gleeble-1500 热模拟机进行高温拉伸 第 31 卷 第 4 期 2009 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol .31 No.4 Apr.2009 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2009.04.003