·146 北京科技大学学报 第36卷 热塑性的作用D-0.然而，目前对Fe-36Ni连铸板 纯铁、纯镍、少量硅铁及金属铝，细化剂为海绵钛和锆 坯热塑性的研究少有文献报道0.本文研究了 粉.治炼过程抽真空，先升温至1600℃，待合金熔清 Zr对Fe-36Ni因瓦合金凝固组织和热塑性的影响， 后精炼调整成分，最后加入细化剂，均匀成分和温度 并探讨了两者之间的关系 后，在真空条件下浇铸成断面尺寸为228mm×105mm 的扁锭.合金浇铸温度为1540℃，浇铸前钢模温度为 1实验方法 室温.相同实验条件，浇铸一个未加细化剂的扁锭 实验合金由100kg真空感应炉治炼，实验材料为 实验合金的化学成分如表1所示. 表1实验合金的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical compositions of tested alloys 合金 Si Mn P Ni Al N Zr Fe 18 0.005 0.141 0.293 0.006 0.002 36.08 0.024 0.0036 Bal 2# 0.009 0.145 0.291 0.007 0.0019 36.22 0.024 0.0049 0.081 Bal 距扁锭顶部100m沿横截面截取低倍试样，试 行观察，将断口附近的试样沿轴向剖开，试样磨制抛 样经磨制抛光后在体积分数为30%HCl溶液中煮 光后在氯化铁酒精饱和溶液中热浸50s,光学显微 沸30min,采用数码相机对其宏观低倍组织进行拍 镜对其进行组织观察 照.靠近扁锭的中心部位取金相试样，试样磨制抛 2实验结果 光后在氯化铁酒精饱和溶液中热浸50s,扫描电镜 结合能谱分析仪对凝固组织的夹杂物颗粒进行 2.1凝固组织 分析. 图1为实验合金的宏观凝固组织照片，由于凝 利用线切割距扁锭边部2~3cm垂直于柱状晶 固组织的对称性，只截取了一半的组织照片：图2为 生长方向取高温拉伸式样，试样尺寸为中l0mm× 距扁锭边部2~3cm的组织放大照片.由图1和图 120mm.在Gleeble-3800热模拟实验机上进行热拉 2可得，未加细化剂的扁锭，凝固组织基本由粗大的 伸实验，试样以15℃·s1的升温速率加热至 柱状晶组成，呈直线状生长直插芯部.然而，添加 1350℃，保温60s,再以20℃·s-1的冷却速率降至预 0.081%Zr后，凝固组织的柱状晶明显变细变短，生 定的拉伸温度(850~1100℃)，温度间隔为50℃， 长形态由直线状生长变为网篮状交错生长，等轴晶 保温30s,最后以s=0.01s1的应变速率进行匀速 比例显著增加，达到了38%.可见，添加0.081%Zr 拉伸，试样拉断后空冷至室温，测定试样的断面收缩 处理后，Fe-36Ni因瓦合金的凝固组织得到明显的 率.利用扫描电镜对不同温度下的高温拉伸断口进 细化. (a) 25 mm 25 mm 图1实验合金的宏观凝固组织.(a)1合金：(b)2合金 Fig.1 Macrostructures of tested flat ingots:(a)alloy 1*;(b)alloy 2* 2.2断面收缩率 铸坯裂纹敏感性增强，因此，通常将断面收缩率等于 图3是实验合金的断面收缩率随拉伸温度的变 60%定义为高塑性和低塑性的分界线.在1050~ 化.实践统计发现，当断面收缩率小于60%时， 1100℃的温度范围内，两者断面收缩率均大于北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 热塑性的作用［7--10］． 然而，目前对 Fe － 36Ni 连铸板 坯热塑性的研究少有文献报道［11--14］． 本文研究了 Zr 对 Fe--36Ni 因瓦合金凝固组织和热塑性的影响， 并探讨了两者之间的关系． 1 实验方法 实验合金由 100 kg 真空感应炉冶炼，实验材料为 纯铁、纯镍、少量硅铁及金属铝，细化剂为海绵钛和锆 粉． 冶炼过程抽真空，先升温至 1600 ℃，待合金熔清 后精炼调整成分，最后加入细化剂，均匀成分和温度 后，在真空条件下浇铸成断面尺寸为228 mm × 105 mm 的扁锭． 合金浇铸温度为 1540 ℃，浇铸前钢模温度为 室温． 相同实验条件，浇铸一个未加细化剂的扁锭． 实验合金的化学成分如表 1 所示． 表 1 实验合金的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical compositions of tested alloys % 合金 C Si Mn P S Ni Al N Zr Fe 1# 0. 005 0. 141 0. 293 0. 006 0. 002 36. 08 0. 024 0. 0036 ― Bal 2# 0. 009 0. 145 0. 291 0. 007 0. 0019 36. 22 0. 024 0. 0049 0. 081 Bal 距扁锭顶部 100 mm 沿横截面截取低倍试样，试 样经磨制抛光后在体积分数为 30% HCl 溶液中煮 沸 30 min，采用数码相机对其宏观低倍组织进行拍 照． 靠近扁锭的中心部位取金相试样，试样磨制抛 光后在氯化铁酒精饱和溶液中热浸 50 s，扫描电镜 结合能谱分析仪对凝固组织的夹杂物颗粒进行 分析． 利用线切割距扁锭边部 2 ～ 3 cm 垂直于柱状晶 生长方向取高温拉伸式样，试样尺寸为 10 mm × 120 mm． 在 Gleeble--3800 热模拟实验机上进行热拉 伸实 验，试 样 以 15 ℃·s － 1 的升温速率加热至 1350 ℃，保温 60 s，再以 20 ℃·s － 1 的冷却速率降至预 定的拉伸温度( 850 ～ 1100 ℃ ) ，温度间隔为 50 ℃， 保温 30 s，最后以 ε = 0. 01 s － 1 的应变速率进行匀速 拉伸，试样拉断后空冷至室温，测定试样的断面收缩 率． 利用扫描电镜对不同温度下的高温拉伸断口进 行观察，将断口附近的试样沿轴向剖开，试样磨制抛 光后在氯化铁酒精饱和溶液中热浸 50 s，光学显微 镜对其进行组织观察． 2 实验结果 2. 1 凝固组织 图 1 为实验合金的宏观凝固组织照片，由于凝 固组织的对称性，只截取了一半的组织照片; 图 2 为 距扁锭边部 2 ～ 3 cm 的组织放大照片． 由图 1 和图 2 可得，未加细化剂的扁锭，凝固组织基本由粗大的 柱状晶组成，呈直线状生长直插芯部． 然而，添加 0. 081% Zr 后，凝固组织的柱状晶明显变细变短，生 长形态由直线状生长变为网篮状交错生长，等轴晶 比例显著增加，达到了 38% ． 可见，添加 0. 081% Zr 处理后，Fe--36Ni 因瓦合金的凝固组织得到明显的 细化． 图 1 实验合金的宏观凝固组织． ( a) 1# 合金; ( b) 2# 合金 Fig． 1 Macrostructures of tested flat ingots: ( a) alloy 1# ; ( b) alloy 2# 2. 2 断面收缩率 图 3 是实验合金的断面收缩率随拉伸温度的变 化． 实践统计发现［15］，当断面收缩率小于 60% 时， 铸坯裂纹敏感性增强，因此，通常将断面收缩率等于 60% 定义为高塑性和低塑性的分界线． 在 1050 ～ 1100 ℃ 的 温 度 范 围 内，两者断面收缩率均大 于 ·146·