实验材料取自珠钢生产的SPA-H集装箱板薄板坯,其化学成分(质量分数,%)为:0.045C,0.40Si,0.008S,0.076P,0.41Mn,0.12Ni,0.41Cr,0.25Cu。试样取自铸坯的中部且靠近上表面,试样长度方向平行于拉坯方向,通过机加工切削成Φ10mm×120mm两端带台阶的圆柱形拉伸试样。高温拉伸试验在MMS-200热力模拟试验机上进行,分别在氩气保护气氛和大气气氛条件下按图1所示温度控制曲线升温,到达1250℃后保温0.5min,然后以3℃/s的速率冷却到试验温度(氩气保护气氛:950~1250℃,大气气氛:950~1150℃),每隔50℃取一个预定的变形温度,保持3min后在该温度下以1×10-3/s的应变速率进行拉伸试验。另外,为了考察氩气保护气氛条件下不同变应变速率(1×10-4~1/s)对热塑性的影响,在其他条件不变的情况下,拉伸温度固定在1100℃进行高温拉伸试验。
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图1 试样热加工工艺曲线
在氩气保护气氛条件下,应变速率为1×10-3/s时,950~1250℃断面收缩率都大于70%,具有良好的塑性;同时,断口形貌显示出大小深浅不一的韧窝,属于典型的韧性断裂。在大气气氛条件下,随拉伸温度的升高,试样的断面收缩率呈减小的趋势,当拉伸温度超过1050℃后,断面收缩率迅速减小,并在1100℃时取得最小值,只有40%左右,温度超过1100℃后,断面收缩率有所回升。显微组织分析得出,这主要是因为氧化形成的Cu的富集相沿晶界向钢内部浸润,降低了铸坯的高温塑性。在氩气保护气氛条件下,应变速率对试样的高温力学性能有一定影响,随着应变速率的增加,断面收缩率基本上呈增加的趋势。