热轧温度和变形量对含铜钢表面热裂纹的影响

vinny911

铜可有效提高钢铁材料耐腐蚀性能，被广泛添加于船体钢、耐候钢、耐酸钢等腐蚀条件下使用的系列产品中。但是，该类钢板坯在1100～1200℃高温加热过程中，由于基体铁易被选择性氧化，氧化铁皮下会富集一层液相铜，这种“富铜液相”沿奥氏体晶界向内部渗透，轧制过程中极易导致板坯表面和边部的开裂，是引起板坯表面质量下降的主要原因。

因此，含铜钢一般通过添加镍等其他成分元素抑制“铜致表面热裂纹”，合金元素的加入可以改变含铜钢氧化层中富Cu相的组成，进而消除形成液态纯Cu的机会。但是，合金中添加其他合金元素，不仅会造成产品成本的增加，而且会引起材料性能一定程度的改变。如何在不改变材料成分的前提下，通过轧制生产工艺的现场调整，减轻含铜钢表面热裂纹形成的倾向，成为国内钢铁企业提高产品质量、降低生产成本的迫切需求。通过采用Gleeble热模拟技术，研究了热轧温度和轧制变形量对含铜钢因富铜元素氧化偏聚引起的表面热裂纹形成倾向的影响，为实际热轧生产提供解决途径。

含铜实验钢的化学成分(质量分数，%)为：0.06C，0.43Mn，0.09P，0.006S，0.30Cu，0.50Cr。采用Gleeble热模拟试验机通过应变诱导裂纹扩展试验(SICO)研究不同轧制温度和变形量条件下表面热裂纹形成的倾向。Gleeble模拟试样尺寸为：Φ10mm×86mm。SICO试验方法为：①试样首先在加热炉内1140℃预氧化保温150min后水淬冷却。②为了更接近热轧机实际轧制生产条件，根据国内某钢厂粗轧实际道次线速度200m/min，计算得出以5/s的压缩速率进行压缩变形；③将预氧化处理后的试样以10℃/s的速度分别加热到1050、1110、1160和1210℃保温2min后，以5℃/s的轧制速度和24%～60%的变形量进行轧制模拟。

结果显示，变形量对含铜钢表面热裂纹的形成存在临界值，低于临界值，裂纹形成不明显，高于临界值，裂纹显著增多，并且裂纹数量的增加与变形量的继续增大不呈线性关系。含铜钢高温氧化后，不同温度下轧制均不能避免表面热裂纹的形成，其中1110和1160℃轧制裂纹形成数量明显高于1050和1210℃轧制，实际轧制过程中应避免在该温度左右的范围内进行大变形量的轧制。