专利名称：一种检测钢材热装脆性的实验方法
技术领域：
本发明涉及一种检测钢材热装脆性的实验方法，属于钢铁冶金中钢材工艺性能检测技 术领域。
背景技术：
在连铸一热装一连轧生产中，成品表面常出现裂纹缺陷，这种缺陷伴随着铸坯在某温 度区间装炉而产生，而且该现象仅发生在某些特定成分的钢种之中。钢材具有“热装脆性” 时，才会发生上述“热装开裂”现象，因此，检验钢材是否具有热装脆性，是判断钢材会否热 装开裂的前提。目前，检测钢材“热装脆性”的实验方法，或者存在测得的“热装脆化程度 较轻”(最低面缩率为61%)，不能充分反映热装脆化效果的问题，或者存在“实验时间过长” (约需50分钟)，且试样周围“要求具有较高的真空度”等问题，如果真空度低，加之实验时间 过长，则会造成试样表层氧化结壳，牵制热电偶随颈缩运动，影响实验结果。
发明内容
本发明目的是提供一种检测钢材热装脆性的实验方法，解决背景技术中“脆化程度较 轻”、“实验时间过长”以及“真空度要求较高”的问题，通过检验钢材是否具有热装脆性，判 断钢材会否热装开裂。本发明的技术方案是
一种检测钢材热装脆性的实验方法，具体步骤是①将待测钢种铸坯或轧材切削加工 成试样；②实验前操作室抽真空并充氩气保护，防止试样氧化；③在热力模拟实验机上进 行拉伸实验，试验方法中的奥氏体化温度、升温降温速度、拉伸温度参数随被测钢种的成分 不同而改变；④试样拉断后，测量断口处面积以计算断面收缩率，作为高温塑性指标，来确 定检验钢材是否具有热装脆性。热力模拟试验机是利用小试样，进行冶金材料研究的重要手段，在新品开发和工 艺优化中起重要作用，热力模拟实验机的主要功能是再现材料(特别是钢铁材料)在制备或 热加工过程中的受热，或同时受热及受力的物理过程。所说的热力模拟实验加热方式为电阻热加热。本发明试验方法中的奥氏体化温度、升温降温速度、拉伸温度参数随被测钢种的 成分不同而改变。发明方法具体实验参数如下 (1)奥氏体化处理
加热过程升温速度依温度的高低不同而不同，1200°c以下，升温速度Vl=5--20°c /s ； 1200—1350°C，升温速度 V2=3—5°C/s ； 1350—1420°C，升温速度 V3=0. 5—rC/s，升温速度 随加热温度升高而逐渐降低是为了防止温度冲高，试样熔化；
奥氏体化温度和等温时间奥氏体化温度Tl为1200--1420°C，等温时间tl为 15-500S，二者配合可以有效地控制MnS或AlN等析出物的溶解程度，这对于热装脆性的影 响是很大的，因此，应根据钢中S或Al含量的不同，妥善地加以选择，而不能采用单一的加 热制度；(2)奥氏体化后的降温及升温过程
本发明是通过降温并升温的过程来模拟热装过程的，降温过程降温过程的冷却速度 V4为0. l--20°C/s，该值对热装脆性的影响是非常显著的；热装转折温度R为25--1100°C， 通过改变该值可以测定出热装脆化温度区间；升温过程升温速度V5为0. 1-15°C /s，该 值对热装脆性的影响同样是非常显著的；
(3)拉伸温度及拉伸应变速率
拉伸温度T2为900—1100°C，拉伸应变速率为0. 05—0. 0005s-l，直至试样被拉断为止。本发明的有益效果能够充分显示出材料的热装脆性，操作简便，耗时短，对真空 度要求低，本发明方法既能充分反映材料的热装脆性，又不会将其夸大，它可以准确地测 定钢材是否具有热装脆性(即是否存在V字形热装脆化槽)，并可以确定钢材的热装脆化温 度区间。
图1为拉伸实验示意图； 图2为本发明检测钢材热装脆性的实验方法曲线 图中
Vl 室温至1200°C加热速度，5—20°C /s V2 :1200—135(TC加热速度，3—5°C /s V3 :1350—1420°C加热速度，0. 5—1°C /s V4 奥氏体化后的冷速，0. 1—200C /s V5 热装后升温速度，0. 1—15°C /s Tl 奥氏体化温度，1200—1420°C T2 拉伸温度，900—1100°C tl 奥氏体化等温时间，15—500s R:热装转折温度，25-1100°C ；
图3为实施例一测得的“酸溶铝含量较高的试样1热装塑性曲线”； 图4为实施例二测得的“试样2热装塑性曲线”； 图5为实施例三测得的“试样3热装塑性曲线”。
具体实施例方式
以下通过实施例对本发明作进一步说明。参照附图1、2，在实施例中，将待测钢种铸坯或轧材切削加工成Φ IOX 120mm的试 样，两端各带长15mm的标准螺纹，在Gleeble (商品品牌)热力模拟实验机上进行拉伸实验， 实验前操作室抽真空并充氩气保护，防止试样氧化，加热方式为电阻热加热，试验方法中的 奥氏体化温度、升温降温速度、拉伸温度参数随被测钢种的成分不同而改变，试样拉断后， 测量断口处面积以计算断面收缩率，作为高温塑性指标。实施例一，参照附图3。试样的化学成分为C: 0. 06%, Mn:0. 16%, Si :0. 029%, Als :0. 080%, P:0. 011%, S:0.005%。实验中，设定发明实验方法的参数如下加热速度V1=10-15°C /s,V2=3-5°C /s,V3=0. 5—rc /s;奥氏体化温度T1=1300—1420°C;奥氏体化等温时间tl=15—200s ；奥氏体 化后的冷速V4=1—15°C /s ；热装后升温速度V5=0. I-IO0C /s ；拉伸温度T2=900—1100°C ； 拉伸应变速率为0. 05-0. 0005S-1,直至试样被拉断为止；改变热装转折温度R，范围为 25--1100°C，测定出不同热装转折温度下试样断口的断面收缩率，做出热装转折温度一面 缩率对应关系曲线。图3为采用上述发明实验方法及背景技术实验方法分别测得的酸溶铝含量较高 的试样1热装塑性曲线。可以看出，采用背景技术方法测得的热装塑性值很高，面缩率均大 于91%，塑性很好，未发现热装脆化现象；而采用发明方法测得的热装塑性曲线，可见明显 的热装脆化区，脆化温度区间为600--900°C，最低面缩率仅为观％，发生在750°C。说明发明 方法能够充分显示材料的热装脆化倾向。实施例二，参照附图4
试样的化学成分为 C:0. 18%, Mn: 1. 37%, Si :0. 4%, Als:0. 001%, P:0. 027%, S:0. 022%。本实施例采用与实施例一相同的发明实验方法及背景技术实验方法，分别测定了 试样的热装塑性曲线，见图4。可以看出，采用背景技术方法测得的试样热装塑性曲线，存在 热装脆化区，但脆化程度较发明方法测得的要轻，同样说明发明方法能够充分显示材料的 热装脆化倾向。实施例三，参照附图5
试样的化学成分为 C:0. 2%, Mn:0. 26%, Si :0. 07%, Als:0. 017%, Ρ:0· 014%, S:0. 006%。本实施例同样采用与实施例一相同的发明实验方法及背景技术实验方法，分别测 定了试样3的热装塑性曲线，见图5。从图中可以看出，采用背景技术方法测得的试样3面 缩率均大于92%，塑性很好；采用发明方法测得的面缩率虽然在650°C和700。C为84%，表现 出了某种程度上的脆化，但脆化程度是极轻的，可以认为没有热装脆性。说明发明方法不会 夸大钢材的热装脆化倾向。综上所述发明方法既能充分反映材料的热装脆性，又不会将其夸大。它可以准 确地测定钢材是否具有热装脆性(即是否存在V字形热装脆化槽)，并可以确定钢材的热装 脆化温度区间。
权利要求
1.一种检测钢材热装脆性的实验方法，其特征在于，体步骤是①将待测钢种铸坯或 轧材切削加工成试样；②实验前操作室抽真空并充氩气保护，防止试样氧化；③在热力模 拟实验机上进行拉伸实验，试验方法中的奥氏体化温度、升温降温速度、拉伸温度参数随被 测钢种的成分不同而改变；④试样拉断后，测量断口处面积以计算断面收缩率，作为高温塑 性指标，来确定检验钢材是否具有热装脆性。
2.根据权利要求1所述之检测钢材热装脆性的实验方法，其特征在于，说的热力模拟 实验加热方式为电阻热加热。
3.根据权利要求1或2所述之检测钢材热装脆性的实验方法，其特征在于，体实验参数 如下(1)奥氏体化处理加热过程升温速度依温度的高低不同而不同，1200°C以下，升温速度V1=5-20°C /s ； 1200—1350°C，升温速度 V2=3—5°C/s ； 1350—1420°C，升温速度 V3=0. 5—rC/s，升温速度 随加热温度升高而逐渐降低是为了防止温度冲高，试样熔化；奥氏体化温度和等温时间奥氏体化温度Tl为1200--1420°C，等温时间tl为 15-500S，二者配合可以有效地控制MnS或AlN等析出物的溶解程度，这对于热装脆性的影 响是很大的，因此，应根据钢中S或Al含量的不同，妥善地加以选择；(2)奥氏体化后的降温及升温过程降温过程降温过程的冷却速度V4为0. 1-20°C /s，该值对热装脆性的影响是非常显 著的；热装转折温度R为25--1100°C，通过改变该值可以测定出热装脆化温度区间；升温过 程升温速度V5为0. 1-15°C /s，该值对热装脆性的影响同样是非常显著的；(3)拉伸温度及拉伸应变速率拉伸温度T2为900—1100°C，拉伸应变速率为0. 05—0. 0005s-l，直至试样被拉断为止。
4.根据权利要求1所述之检测钢材热装脆性的实验方法，其特征在于，说的将待 测钢种铸坯或轧材切削加工成试样，具体步骤是将待测钢种铸坯或轧材切削加工成 Φ IOX 120mm的试样，两端各带长15mm的标准螺纹。
全文摘要
本发明涉及一种检测钢材热装脆性的实验方法，属于钢铁冶金中钢材工艺性能检测技术领域。技术方案是①将待测钢种铸坯或轧材切削加工成试样；②实验前操作室抽真空并充氩气保护，防止试样氧化；③在热力模拟实验机上进行拉伸实验，试验方法中的奥氏体化温度、升温降温速度、拉伸温度参数随被测钢种的成分不同而改变；④试样拉断后，测量断口处面积以计算断面收缩率，作为高温塑性指标，来确定检验钢材是否具有热装脆性。本发明能够充分显示出材料的热装脆性，操作简便，耗时短，对真空度要求低，既能充分反映材料的热装脆性,又不会将其夸大，可准确地测定钢材是否具有热装脆性，并可以确定钢材的热装脆化温度区间。
文档编号G01N3/18GK102121886SQ20101059947
公开日2011年7月13日 申请日期2010年12月22日 优先权日2010年12月21日
发明者宋海武, 齐长发 申请人:河北钢铁股份有限公司唐山分公司