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1、 http:/Mn对中碳钢连铸坯高温物理性能的影响刘 平，姜 丽，李 峰(包钢(集团)公司技术中心，包头014010)摘 要120t转炉一LFVD一连铸工艺生产37Mn5钢的280mm380mm连铸坯易出现纵向裂纹。用Gleeble1500D热模拟试验机试验和分析了在1300800时37Mn5钢(：034038C、130155Mn)和45钢(：042050C、050080Mn)280mm380mm连铸坯的热塑性和力学性能，以及室温和1300之间加热和冷却时的膨胀收缩效应。与45钢比较，得出950时37Mn5钢连铸坯的热塑性较低，在相变范围的体积变化较45钢铸坯大，导致37Mn5钢铸坯出现纵向裂
2、纹。因此应降低37Mn5钢铸坯在540870范围内的加热和冷却速度，以避免产生纵向裂纹。 关 键 词 Mn 中碳钢 连铸坯 高温性能 纵向裂纹在连铸生产中，中碳含锰钢的裂纹敏感性较强，典型钢种为37Mn5，其裂纹敏感性大于45钢。表1为37Mn5、45钢的主要成分。由表1可见，与45钢相比，37Mn5钢的C减少009，Mn增加077，碳当量(CE)增加004。采用“120t转炉-LF-VD-方坯连铸机”生产的280mm380mm规格37Mn5连铸坯，易出现纵向裂纹。裂纹一般发生在铸坯的中部区域，长短不等，开口度在13mm，最大深度可达中心。金相检查，裂纹为沿晶断口，枝晶较发达，无脱碳层。裂纹无
3、脱碳层说明并非产生于结晶器和二冷区高温段。沿晶断口说明晶界结合力较弱，塑性较低。1 中碳连铸坯的高温力学性能11试验方法高温塑性测试在Gleeble 1500D试验机上进行，测试在真空条件下进行。测试温度在8001300，测试条件为试样以10s升温到1300，保温时间2min，并以3s的温降速度降到目标温度，试样加载速度为110-3s-1。试样取自280mm380mm连铸坯，沿纵向在距离表面2040 mm区域。12 37Mn5与45钢的高温断面收缩率按照常规连铸理论，连铸坯在高温区有3个断面收缩率低谷段。即1 300到固相线温度范围内的高温脆化区，9001200脆化区，700900脆化区1。图
4、1为37Mn5与45钢连铸坯的高温断面收缩率比较。可见，在8001300，37Mn5与45钢存在第1和第3塑性低谷段，未见第2塑性低谷段。在1 0001100钢的塑性最好达90以上；从11001300，二者塑性的下降趋势一致，在1250以上，断面收缩率下降到60以下。在1000800，二者塑性的下降趋势不一致，37Mn5钢的下降斜率较陡，在900以下断面收缩率下降到60以下；45钢在850以下断面收缩率下降到60以下，且在825到800时断面收缩率又开始上升。在800时，二者的断面收缩率分别为296、389。13 37Mn5与45钢的高温力学性能在高温拉伸变形过程中，分别对37Mn5、45钢的
5、屈服强度(Rt)和抗拉强度(Rm)进行了测量，图2为两钢种的屈服强度、抗拉强度随温度变化的曲线。由图2可见，在8251300，两钢种的抗拉强度和屈服强度变化规律一致，且数值比较接近，曲线趋于重合。从825到800，45钢的强度值超讨37Mn5。2 37Mn5与45钢随温度的体积变化和相变21试验方法将试样加工成规定尺寸的薄型圆片，在膨胀仪上测定37Mn5、45钢的膨胀曲线。其测量范围从常温升高到1300，再从1300降低到常温。22 37Mn5与45钢在升温过程中的体积变化图3为在升温过程中两钢种的膨胀量随温度变化曲线。图3可见，从常温到1300，体积发生2次突变，37Mn5钢在540时膨胀量
6、陡然增大，从790到870体积没有变化，以后又逐渐增大；45钢在500时膨胀量陡然增大，从750到830体积没有变化，以后又逐渐增大。图4为在降温过程中两钢种的体积收缩量随温度变化曲线。图4可见，从1300到常温，体积发生1次突变，37Mn5钢在620时体积从收缩变为增大，在580时结束；45钢在700时体积收缩停止，650时体积又正常下降。3分析与讨论在1 300800，37Mn5与45钢的高温抗拉强度、屈服强度变化趋势基本一致；二者的高温塑性变化值在950以上基本一致，但是从950800，37Mn5的塑性下降幅度明显大于45钢，如果以60断面收缩率指标为好和差的分界线，那么，37Mn5钢在
7、925塑性开始变差，45钢在875塑性开始变差。这说明，连铸坯在经过矫直机时，37Mn5钢更容易出现内裂纹。比较37Mn5与45钢常温加热到1300过程中的相变和体积变化。可见，37Mn5在540时有明显的体积增大过程，高于45钢在500时的体积增大幅度；37Mn5钢在790870体积变化停止，45钢在750830体积变化停止。这说明，37Mn5钢连铸坯在加热过程中从540870要缓慢加热，45钢连铸坯在加热过程中从500830要缓慢加热，并且37Mn5钢在中温段更容易出现裂纹。比较37Mn5与45钢从1300冷却到常温过程中的相变和体积变化，可见37Mn5钢在640时有明显的体积增大过程，而
8、45钢在700时体积收缩停止。这说明，37Mn5钢连铸坯在中温(600左右)冷却过程中更容易出现裂纹，因此，连铸坯要进行保温缓冷。根据铁碳相图，37Mn5与45钢为亚共析钢，组织转变温度区间在A1A3线，由于加热和冷却速度不同，存在过热临界温度和过冷临界温度，因此这2个钢种的升降温过程膨胀曲线出现不同的拐点。文献2显示，含Mn钢在生产中连铸坯在500700常出现激冷裂纹和风季裂纹。这是由钢种本身特性造成的。4结论与45钢相比，37Mn5钢连铸坯在加热和冷却过程中更容易产生裂纹。37Mn5钢连铸坯从540870要缓慢加热，在600左右要保温冷却；45钢连铸坯从500830要缓慢加热，在600700要缓慢冷却。参 考 文 献1 史宸兴实用连铸冶金技术北京：冶金工业出版社，20032 赵世忠天津钢管公司连铸圆坯表面裂纹特征和预防措施特殊钢200425(1)：56
