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热塑性曲线介绍

www.metale.cn 来源:中国冶金设备网 2016/7/12 10:11:46
  
   钢的高温力学性能通常指在温度和力的共同作用下,钢的应变、应变速率和应力之间的关系,主要表现为高温下(600℃以上)钢的零强度温度(ZST)、零塑性温度(ZDT),钢的蠕变性能以及断裂后对应的组织等。
  20世纪70年代以来,许多学者系统地研究了钢的高温力学性能,结果表明:在钢的熔点至600℃的温度区间内存在三个明显的脆性温度区。第I脆性区的温度范围为Tm~1200℃,第II脆性区的温度范围为1200~900℃,第III脆性区的温度范围为900~600℃。但是,由于钢的化学成分、应变速率的不同,三个脆性区可能不会同时出现,而且还可能发生重叠。
  (1)第I脆性区
  在钢液凝固过程中,当温度低于液相线温度时,钢液中开始出现凝固相。在固相线温度以上20~30℃时,晶体开始能够传递微小的拉伸力,表现出微弱的强度,此时的温度定义为零强度温度(ZST)。温度继续下降,钢(固相和液相的混合体)能够承受的拉伸力有所增加,但表征钢塑性的面缩率(RA)仍然为零。当温度在固相线温度以下40~50℃时,塑性才开始好转,表现为面缩率大于零,此时的温度定义为零塑性温度(ZDT)。
  ZST 和ZDT 是衡量钢的高温力学性能的重要参数,它们表征了坯壳凝固前沿附近抵抗裂纹的能力。ZDT 和ZST 越低,则裂纹敏感性越高。Geon Shin等人的研究表明:同一钢种的ZST 高于ZDT;采用加热方式测得的ZDT、ZST 要高于冷却方式测得的数据;ZDT 温度时钢中的液相约占10%。
第I 脆性区的脆性断裂主要是沿树枝晶之间展开,其特征是:(1)O、S和P 等杂质元素的含量增大,ZST 和ZDT 降低,脆性区向低温处延伸;(2)钢的延塑性与应变速率无关。
  (2)第II 脆性区
  第Ⅱ脆性区的特征是脆化程度与应变速率成正比,当应变速率小于5-2/s时,几乎不会产生脆化。在连铸过程中,铸坯的弯曲、矫直以及鼓肚变形的应变速率均小于5-2/s,因此,第II 脆性区与连铸过程关系不大。
  (3)第III 脆性区
  第III 脆性温度区(约900~600℃)主要在比较低的应变速率(小于5-2/s)下出现,所以连铸过程中产生的裂纹与第III 脆性区有着密切的关系。
  第III脆性温度区由于发生奥氏体向铁素体的转变,因此可分为奥氏体单相区的脆化和奥氏体+铁素体两相区的脆化。第III脆性区的特征:脆化程度与应变速率成反比,面缩率随着应变速率的增大而增加;初生奥氏体晶粒越大,钢的塑性越低;减小冷却速率可以减少沿奥氏体晶界动态析出物的数量,从而改善钢的高温塑性。
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