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《武汉科技大学》 2003年
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Sn的晶界偏聚行为与低碳钢的热塑性

贾涓  
【摘要】: 本文借助Gleeble-2000热模拟试验机研究了两种含有不同量残留元素Sn的0.15wt.%C钢的高温力学性能。通过测定试验钢种的高温力学参数(断面收缩率RA%和抗拉强度σ_b),观察金相显微组织,分析扫描断口形貌,测试第二相析出物和俄歇能谱试验等方法,研究了残留元素Sn及冷却速率对高温力学性能的影响。同时,采用等温时效和冲击等试验方法研究了含Sn低碳钢在保温过程中冲击功A_k随时间的变化规律。结合两部分试验,利用非平衡晶界偏聚理论拟合试验结果,探讨了残留元素Sn在连续冷却和保温过程中的晶界偏聚机制及其对低碳钢热塑性的影响并对连铸过程中含Sn低碳钢的脆性进行了预测。 在应变速率和冷却速率分别为10~(-2)/s和10℃/s的条件下进行热模拟拉伸时,两种试验钢均在750℃时出现由先共析铁素体沿奥氏体晶界呈薄膜网状析出所引起的第Ⅲ类脆性谷底。在第Ⅲ类脆性温度区内,不含Sn钢的断面收缩率大于含Sn钢的断面收缩率,即不含Sn钢的热塑性要比含Sn钢的热塑性好。不含Sn钢的塑性凹槽上限大约为850℃,含Sn钢的塑性凹槽上限大约为910℃,含Sn钢的塑性凹槽上限明显大于不含Sn钢。Sn的存在恶化了钢的热塑性,导致第Ⅲ类塑性谷底加深,塑性凹槽上限向高温扩展。 连续冷却到750~800℃范围内拉伸时,存在一个冷却速率(10℃/s),以这个冷却速率进行冷却,试样的断面收缩率最小,热塑性最差;当冷却速率大于或者小于这个冷却速率时,试样的断面收缩率均会增大,热塑性增强。 俄歇能谱表明,Sn不仅在连续冷却过程中发生了晶界偏聚,而且Sn的晶界偏聚量随着连续冷却速率的变化而变化。当冷却速率为10℃/s时,Sn的品界偏聚量最大,热塑性最低。当冷却速率低于或高于10℃/s时,Sn的晶界偏聚量减少,热塑性升高。Sn在连续冷却过程中发生了非平衡晶界偏聚,偏聚量的大小和钢热塑性的高低均随冷却速率的变化而变化。也就是说,Sn在连铸过程中发生了非平衡晶界偏聚。 等温时效初期,随着时间的延长,冲击功迅速下降,在120秒左右时,出现最低值,当时间进一步延长,冲击功缓慢上升。冲击功随保温 时间的变化反映了Sn的非平衡品界偏聚动力学过程,因此把冲击功达 到最小值时的保温时’间作为S,1发生非平衡晶界偏聚的临界时间,本试验 测出Sn在0,15wt.%C钢中750℃保温时发生非平衡晶界偏聚的临界时 间为1205左右。 在连续冷却和等温时效过程中,0.15wt.%C钢中的残留元素Sn均 存在晶界偏聚现象,并使晶界强度降低,从而导致晶间裂纹和低的热 塑性。Sn的晶界偏聚行为符合非平衡晶界偏聚理论。通过试验和计算 得出:Sn在0.1 swt.%C钢中发生非平衡晶界偏聚的临界时间为1245 左右,临界冷却速率大约为8℃/S,与试验结果基本一致。 通过研究残留元素Sn的偏聚机制及其对o.15wt.%C钢热塑性的影 响,对试验钢进行脆性预测:建议在该钢的连铸过程中弯道矫直温 度尽量避开塑性谷底温度750℃,二冷区的冷速尽量避开临界冷却 速率8℃/S,从而可以减少该低碳钢连铸坯表面裂纹和横向裂纹, 提高其成材率。
【学位授予单位】:武汉科技大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TG115

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【引证文献】
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【同被引文献】
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