◆546· 北京科技大学学报 2005年第5期 提高比较平缓，1000℃时试样的抗拉强度为29.3 100 MPa.温度低于1000℃时，试样的抗拉强度急剧 80 。0a00g060 AL<0.005%dP 上升，700℃时的抗拉强度为134.2MPa.钢种B的 60 gAL-0.03% 零强度温度在1410℃左右，1375℃时，试样能够 0 承受的强度为6.1MPa.在1375~1000℃之间，抗 ●钢种A 20 口钢种B 拉强度的提高比较平缓，1000℃时试样的抗拉强 度为30.7MPa.温度低于1000℃时，试样的抗拉 600 750 9001050120013501500 强度急剧上升，700℃时的抗拉强度为118.5MPa. 温度/℃ 由图2可见，钢种B的零强度温度附近的强 图3 高碳钢试样断面收缩率随温度的变化 度要略好于钢种A,其主要原因是钢种B的S和 Fig.3 Variation of area reduction with temperature for high car- P元素的含量较钢种A的低.在1350-750℃之间， bon steel 钢种A和钢种B抗拉强度的差别很小，当温度低 判定依据，钢从熔点到600℃之间存在3个脆性 于725℃时，钢种A的抗拉强度比钢种B的高15 温度区，其中第Ⅱ脆性温度区只在应变速率大于 MPa,这是钢种A中的N含量比钢种B高的缘故. l0-2s时出现.而B.Mint忆等的研究表明，当w 150 <40%时，铸坯表面裂纹的发生率将大大增加.如 120 ● 以<40%作为判据，钢种A的第I脆性温度区为 。钢种A 1350~1375℃，第ⅢI脆性温度区为775~750℃：钢 90 ● ●钢种B 种B的第I脆性温度区为1350-1375℃，第Ⅲ脆 60 t 性温度区为800-725℃. g·+◆●●级 3分析讨论 600 750 9001050120013501500 3.1第I脆性温度区的脆化原因 温度℃ 在1350℃以上时，钢种A和B的强度和塑性 图1高碳钢试样抗拉强度随温度的变化 Fig.2 Change in tensile strength with temperature for high car- 都很差.主要原因是晶界熔点较低，高温下晶界 bon steel 首先熔化，当试样承受拉伸应力时，试样沿晶界 开裂被拉断.图4为钢种A和B在1375℃试样断 2.2断面收缩率Ψ的变化 口的扫描电镜照片.可见，由于试样拉断后是 图3为不同实验温度下断面收缩率的变化情 用冰水混合物激冷的，所以在晶粒的边界上存 况.可见，钢种A的零塑性温度在1375℃左右， 在颜色发亮的液膜，试样的断口呈现沿晶断裂的 此时钢的断面收缩率y0.随着温度降低，钢能够 形貌. 承受的变形增加，1350℃时，Ψ为18%.当温度低 3.2第Ⅲ脆性温度区的脆化原因 于1350℃时，钢的塑性迅速上升，1300℃时，w增 在800~725℃，钢种A和B的塑性都很差，主 加到83%.在1300~850%之间，钢具有非常好的 要原因是在该温度下晶界的奥氏体会形成铁素 塑性，w在80%以上，最高达95.2%.当温度低于 体薄膜，而铁素体的强度只有奥氏体强度的14， 850℃时，随着温度下降，钢的塑性恶化，w值逐渐 所以应力会集中在铁素体薄膜上.当拉伸应力超 下降.在750℃时，y值达到最低，为31.7%.随着 过铁素体强度极限时，试样就会断裂.B.Mintz1 温度继续降低，钢的塑性有所增加，700℃时，w为 的研究表明：在奥氏体十铁素体两相区内，钢的 44.9%. 延塑性降低程度与沿奥氏体晶界析出的铁素体 钢种B的零塑性温度在1375℃左右，1350℃ 相网膜的厚度有关，当铁素体相网膜的厚度为20 时，Ψ为5.6%.在1300-900℃之间，钢的塑性很 山m时，钢的延塑性降低最为显著.图5为钢种A 好，9在80%以上，最高达94.1%.当温度低于 和B在750℃试样断口的金相组织照片.可见，试 900℃时，随着温度下降，钢的塑性恶化，”值逐渐 样的金相组织为马氏体+十铁素体组织，由于试样 下降.在750℃时，w值达到最低，为29%.随着温 拉断后是用冰水混合物激冷的，所以高温下试样 度继续降低，钢的塑性增加，700℃时，Ψ为54%. 的组织为奥氏体十铁素体组织，这就表明在 铃木洋夫等的研究表明4，如以<60%作为 750℃时，奥氏体晶界处有铁素体析出.北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 5 年 第 5期 提 高 比较 平缓 , 1 0 0 ℃ 时 试样 的抗拉 强度 为 29 . 3 M P a . 温 度低 于 1 00 ℃ 时 , 试 样 的抗 拉强 度 急剧 上 升 , 7 0 ℃ 时 的抗 拉 强度 为 134 2 M P a . 钢种 B 的 零 强度 温 度 在 1 41 0 ℃ 左 右 , 1 37 5 ℃ 时 , 试 样 能够 承 受 的强 度 为 6 . I M P a . 在 1 3 75 一 1 0 0 0 ℃ 之 间 , 抗 拉 强度 的提 高 比 较平 缓 , 1 0 0 ℃ 时试 样 的抗 拉强 度 为 30 .7 M P a . 温 度 低 于 1 0 0 ℃ 时 , 试 样 的抗 拉 强 度 急剧 上升 , 7 0 ℃ 时的抗 拉强 度 为 118 . 5 M P a . 由图 2 可见 , 钢种 B 的 零强 度温 度 附近 的强 度 要略 好 于钢 种 A , 其主 要 原 因是钢 种 B 的 S 和 P 元素 的含 量较 钢种 A 的低 . 在 1 3 5 0一 750 ℃ 之 间 , 钢 种 A 和 钢种 B 抗 拉 强度 的差别 很 小 . 当温度 低 于 72 5 ℃ 时 , 钢 种 A 的抗 拉 强度 比 钢 种 B 的高 巧 M P a , 这 是钢 种 A 中的 N 含 量 比钢 种 B 高 的缘 故 . 10 0 1 。 。 阳 1 产 , 。 。 。 一。 。 日 O U r _ _ _ _ _ _ ., ` J I A 七< U . U U S% 口 一 .a A L=0 .0 3% 口 口 . 钢种 A 口 钢种 B 、岁洛 卜 僻鳄邻阿每 0 1一 6 00 7 5 0 9 0 0 1 0 5 0 1 2 0() 温 度 /℃ 1 5 0() 图 3 高碳钢试 样 断面收 缩率随温 度 的变化 F ig . 3 Va iar 如 n of . 溉 比d u比 。 . w 妞七妞口 p e 口 t l 作 fo r 卜褚h , 卜 b o n s t改 l 令 . 令 气 礴 、 。 钢种 A . 钢种 B 判定 依 据 , 钢 从熔点 到 6 0 ℃ 之 间存 在 3 个 脆性 温 度 区 , 其 中第 n 脆性温 度 区只 在应 变 速率大 于 1-0 , s 一 , 时 出现 . 而 B . Min tz 等 口, 的研 究表 明 , 当尹 4< 0% 时 , 铸 坯 表面 裂 纹 的发 生 率将 大 大增 加 . 如 以衅4 0 % 作 为判 据 , 钢种 A 的第 I 脆性温 度 区 为 1 3 5小 1 3 75 ℃ , 第 1 脆性温度 区 为 7 7 5~ 7 5 0 oC ; 钢 种 B 的第 I 脆性 温度 区 为 1 3 50 一 1 3 7 5 ℃ , 第 m 脆 性 温度 区 为 80 0一 725 ℃ . 山理乏目侧卿栩撼 . 人 ` . . 0 匕一一一一一` 一一一一 … 一 一一一一 6 0 0 7 50 9 0 0 1 0 50 1 2 0 0 1 3 5 0 1 5 0 0 温 度 /℃ 图 2 高 碳钢 试样抗 拉 强度随 温度 的变 化 F i.g Z C 卜a n ge in et n , U e , t比 n gt h w i th et m P e ar ut 碑 fo r 七i沙 e a r - b o n 吕之拙 . .2 2 断面 收缩 率少的 变 化 图 3 为不 同实验 温度 下 断面 收缩 率 的变化情 况 . 可见 , 钢 种 A 的零 塑 性温度在 1 37 5 ℃ 左 右 , 此 时钢 的 断面收 缩 率厂0 . 随着 温度 降低 , 钢 能够 承 受 的变 形 增加 , 1 3 50 ℃ 时 , 尹为 18 % . 当温 度低 于 1 3 50 ℃ 时 , 钢 的塑性 迅 速 上升 , 1 3 0 ℃ 时 , 尹增 加到 83 % . 在 1 3 0 -0 8 50 % 之 间 , 钢 具 有 非常 好 的 塑 性 , 少在 80 % 以上 , 最 高 达 95 2 % . 当温 度 低于 85 0 ℃ 时 , 随着温度 下 降 , 钢 的塑性 恶化 , 尹值 逐渐 下 降 . 在 7 5 0 ℃ 时 , 少值达 到 最低 , 为 31 . 7% . 随着 温 度 继续 降低 , 钢 的 塑性 有所 增加 , 7 0 ℃ 时 , 少为 4.4 9% . 钢 种 B 的零 塑 性温 度 在 1 3 7 5 ℃ 左 右 , 13 50 ℃ 时 , 少为 5 . 6% . 在 1 3 0 0~9 0 0 ℃ 之 间 , 钢 的塑 性很 好 , 尹在 80 % 以上 , 最 高达 94 . 1% . 当温 度 低 于 90 0℃ 时 , 随着温度 下 降 , 钢 的塑 性恶 化 , 尹值 逐渐 下 降 . 在 7 50 ℃ 时 , 尹值 达 到最 低 , 为 29 % . 随着 温 度 继 续 降低 , 钢 的塑性 增 加 , 7 0 ℃ 时 , 少为 54 % . 铃 木洋 夫 等 的研 究表 明`州 , 如 以衅60 % 作为 3 分 析讨论 .3 1 第 I 脆性 温度 区的 脆 化原 因 在 1 3 5 0 ℃ 以上 时 , 钢 种 A 和 B 的 强度 和塑 性 都 很 差 . 主 要 原 因是 晶界熔 点较 低 , 高温 下 晶界 首 先熔化 , 当 试样 承 受 拉伸 应力 时 , 试 样 沿 晶界 开 裂被 拉 断 . 图 4 为 钢 种 A 和 B 在 1 3 7 5℃ 试 样 断 口 的 扫 描 电镜 照 片 . 可 见 , 由于 试样 拉 断后 是 用 冰 水 混合 物 激 冷 的 , 所 以在 晶粒 的边 界 上 存 在颜色 发亮 的 液膜 , 试 样 的 断 口 呈 现 沿 晶断裂 的 形貌 . .3 2 第 m 脆性温 度 区的脆 化 原 因 在 8 0 一7 25 ℃ , 钢 种 A 和 B 的塑 性 都很差 . 主 要 原 因 是在 该 温 度 下 晶 界 的 奥 氏体会 形 成 铁 素 体薄 膜 , 而铁 素体 的强度 只 有 奥 氏体 强度 的 14/ , 所 以应 力会 集 中在 铁素 体薄 膜上 , 当拉 伸应 力超 过铁 素 体 强度 极 限 时 , 试样 就 会 断裂 . B . M in tZ 侈, 的研究 表 明 : 在 奥 氏体 + 铁 素 体两 相 区 内 , 钢 的 延 塑 性 降低 程 度 与 沿 奥 氏体 晶界 析 出 的铁 素体 相 网膜 的厚度 有 关 , 当铁 素体 相 网 膜 的厚度 为 20 林m 时 , 钢 的延 塑性 降低 最 为显 著 . 图 5 为钢 种 A 和 B 在 7 50 ℃ 试 样断 口 的金相 组 织 照 片 . 可见 , 试 样 的金 相 组织 为 马 氏体 + 铁 素体 组织 , 由于 试样 拉断后 是 用冰 水 混合 物激 冷 的 , 所 以高温下 试样 的 组 织 为 奥 氏 体 + 铁 素 体 组 织 , 这 就 表 明在 75 0 ℃ 时 , 奥 氏 体 晶 界处 有 铁 素体 析 出 . n ù甘On on ō、é ù ,山O产 6 ,ú、 山卫d.皿