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钛和钒对高锰钢高温热延性的影响

发布时间:2017-10-30 06:27 作者:互联网 来源:
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高锰钢(Mn13钢)兼具高韧性和优异的加工硬化特性,这使其在冲击磨损的条件下能表现出优异的耐磨性能。高锰钢的典型成分(质量分数)为1.0~1.4C、10~14Mn、0.3~0.6Si和余量Fe。然而,对于含Nb、Ti和V微合金化钢,
高锰钢(Mn13)兼具高韧性和优异的加工硬化特性,这使其在冲击磨损的条件下能表现出优异的耐磨性能。高锰钢的典型成分(质量分数)为1.0~1.4C、10~14Mn、0.3~0.6Si和余量Fe。然而,对于含Nb、Ti和V微合金化钢,在钢中会形成弥散的氮化物,起到细化晶粒和沉淀强化的作用,但同时也会使其脆性增加,即钢的延性会变差,从而对其铸造、连铸以及热变性加工过程的顺行产生影响。本研究中高钢的碳质量分数达到了1.10%,通过对高锰钢热延性的研究,掌握其高温力学性能,了解其在不同温度下的断裂机理,从而为高锰钢的铸造、连铸机热轧参数控制提供一定的理论参考。选取了未添加、单独添加及复合添加钛和后的高锰钢进行试验,试验用高锰钢各元素的质量分数如表1所示。试验用钢在50kg中频真空感应电炉中熔炼,浇铸温度为1500℃,出钢前3min在钢中加入少量的Al块进行脱氧处理。表1 试验用高锰钢中个元素质量分数            %
钢号 C Si Mn P S Al Ti V N O
M1 1.10 0.49 12.72 0.0054 0.0057 0.03 - - 0.0090 0.0069
M2 1.19 0.45 12.29 0.0052 0.0059 0.05 0.10 - 0.0140 0.0073
M3 1.17 0.39 12.49 0.0051 0.0052 0.04 0.11 0.20 0.0110 0.0025

 运用GLEEble-3500热力模拟试验机对700~1200℃温度围内三种高锰钢的高温热延性进行测试。采用扫描电镜和X射线能谱分析仪对不同温度下拉伸断裂后试样的断口形貌以及断口处的析出离子进行分析。结果表明:(1)温度-断面收缩率曲线表明在高锰钢中加入0.10%钛后,其断面收缩率出现了一定程度的下降,这表明钛的加入恶化了高锰钢的热延性;在此基础上加入0.20%钒,高锰钢的热延性出现了进一步的下降,即钛和钒的复合加入严重恶化了高锰钢的热延性。(2)利用Thermo-Calc热力学计算软件对单独含钛以及复合含钛钒的高锰钢在700~1600℃存在的平衡析出相进行计算,计算结果表明Ti(C、N)的平衡析出温度均为1499℃,远大于其液相线温度,这说明Ti(C、N)在高锰钢的液相中就可以析出。(3)扫描电镜-能谱分析结果表明在奥氏体晶界以及三叉晶界处存在大量的Ti(C,N)和(Ti,V)C粒子,这些粒子的出现抑制了动态再结晶的发生,并且加速了晶界附近裂纹的扩展。(心远)

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