S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比

陈其为; 包汉生; 杨钢; 王敬忠; 陈根保; 代卫星

doi:10.20057/j.1003-8620.2023-00145

您当前的位置：

首页 >

文章列表页 >

S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比

形变与相变 | 更新时间：2026-01-21

- S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比
- Comparison of High-temperature Processing Properties of Continuous Casting and Die Casting Tube Billets of S30432 Steel
- 特殊钢 2023年44卷第5期页码：97-106
- 作者机构：
  
  1.钢铁研究总院有限公司，北京 100081
  2.西安建筑科技大学冶金工程学院，西安 710055
  3.永兴特种材料科技股份有限公司，湖州 313099
- 作者简介：
  
  陈其为（1994―），男，博士研究生；E-mail：sxchenqiwei@foxmail.com
  包汉生（1979―），男，博士，教授级高级工程师；E-mail：baohansheng@nercast.com
- 基金信息：
- DOI：10.20057/j.1003-8620.2023-00145
  中图分类号： TG115
- 收稿：2023-07-15，
  
  纸质出版：2023-10-01
- 稿件说明：
移动端阅览
陈其为,包汉生,杨钢等.S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比[J].特殊钢,2023,44(05):97-106.

Chen Qiwei,Bao Hansheng,Yang Gang,et al.Comparison of High-temperature Processing Properties of Continuous Casting and Die Casting Tube Billets of S30432 Steel[J].Special Steel,2023,44(05):97-106.
陈其为,包汉生,杨钢等.S30432钢连铸和模铸管坯的高温加工性能对比[J].特殊钢,2023,44(05):97-106. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00145.

Chen Qiwei,Bao Hansheng,Yang Gang,et al.Comparison of High-temperature Processing Properties of Continuous Casting and Die Casting Tube Billets of S30432 Steel[J].Special Steel,2023,44(05):97-106. DOI： 10.20057/j.1003-8620.2023-00145.

摘要

利用Gleeble热模拟试验机，完成了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在高温下的拉伸热变形过程，设置了1 000、1 050、1 100、1 150 ℃系列温度和0.1、1、5 s

-1

应变速率的不同热模拟试验条件，获得了同炉冶炼的S30432钢连铸和模铸工艺生产的管坯在各个高温拉伸条件下的高温应力-应变曲线，并对其进行修正和拟合，使其尽可能符合实际试验情况。对同炉冶炼的S30432钢连铸管坯和模铸管坯的热变形本构方程进行了拟合，并对2种工艺管坯的高温热塑性差异进行对比分析。结果表明，连铸管坯和模铸管坯的热塑性在不同拉伸温度和速率下表现出一定规律性，连铸管坯的热塑性存在较大的波动，且整体上略逊于模铸管坯，为改进优化管坯的穿孔工艺提供了参考。通过扫描电镜对高温拉伸断口的微观组织结构进行表征，发现高温拉伸失效形式为塑性断裂，绝大部分断口形貌属于韧窝断口。然而，在特定条件下，部分连铸管坯试样表现出较差的热塑性，其断裂形式转变为脆性断裂。对于S30432钢连铸管坯的高温塑性加工，建议使用较高的应变速率和较高的应变温度以获得良好的加工性能。

Abstract

The high-temperature tensile thermal deformation processes of continuously cast and mold cast S30432 steel tube billets in same heat were investigated using the Gleeble thermal simulation machine， different thermal simulation conditions were set for temperature series of 1 000， 1 050， 1 100， and 1 150 ℃， and strain rates of 0.1， 1， and 5 s

-1

.The high-temperature stress-strain curves of continuously cast and mold cast S30432 steel billets from in same heat were obtained for both types of billets under various high-temperature tensile conditions， and these curves were corrected and fitted to align as closely as possible with actual experimental situations. The constitutive equations for the hot deformation of the continuously cast and mold cast S30432 steel billets from the same heat were derived through fitting， and a comparative analysis of the high-temperature hot plasticity differences between the two processing methods was conducted. The results indicated that the hot plasticity of both types of billets exhibited certain regularities at different tensile temperatures and rates， the continuously cast tube billets showed more significant fluctuations in hot plasticity and were slightly inferior to the mold cast tube billets in overall performance， providing insights for improving and optimizing the piercing process of the tube billets. Scanning electron microscopy was employed to characterize the microstructural features of the high-temperature tensile fracture surfaces， it was observed that the predominant fracture mode at high temperatures was ductile rupture， with most fracture surfaces exhibiting dimple features. However， under specific conditions， some samples of continuously cast tube billets exhibited poor hot plasticity and its fracture form was transformed into brittle fracture patterns. For the high-temperature plastic processing of S30432 steel continuously cast tube billets， it is recommended to employ higher strain rates and temperatures to achieve enhanced processing performance.

关键词

Keywords

references

Yoshikawa K ， Teranishi H ， Tokimasa K ， et al . Fabrication and properties of corrosion resistant TP347H stainless steel ［J］. Journal of Materials Engineering ， 1988 ， 10 （ 1 ）： 69 - 83 .

臧华勋，罗林，徐刚，等 . 氮对TP347H耐热奥氏体不锈钢室温拉伸和高温持久性能的影响［J］. 钢铁， 2009 ， 44 （ 8 ）： 81 - 84 .

Pütz R D ， Zander D . High temperature oxidation mechanisms of grain refined Fe-25Al-1.5Ta（+TaC/+（Ta， Nb）C） iron aluminides at 700 ℃ in air ［J］. Corrosion Science ， 2022 ， 198 ： 110149 .

Liao L H ， Zhao Z X ， Xu F H ， et al . Influence of N on precipitation behavior and transformation kinetics of super austenitic stainless steels after isothermal ageing at 900 ℃ ［J］. Journal of Materials Research and Technology ， 2022 ， 19 ： 3670 - 3684 .

Vaché N ， Steyer P ， Duret-Thual C ， et al . Microstructural study of the NbC to G-phase transformation in HP-Nb alloys ［J］. Materialia ， 2020 ， 9 ： 100593 .

Aditya D M ， Ardy H ， Lantang Y S F ， et al . The study of sigma and carbide in cast austenitic stainless-steel grade HH after 24 years of high-temperature service ［J］. Heliyon ， 2023 ， 9 （ 3 ）： e14109 .

张富强，王久彬 . 连铸坯凝固过程中传输现象基础知识系列讲座［J］. 鞍钢技术， 1997 （ 6 ）： 60 - 65 .

王哨兵，孙文强，王曼，等 . Gleeble热模拟在S32750奥氏体-铁素体双相钢中的热塑性应用研究［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 4 ）： 5 - 9 .

谭舒平 . 成分和工艺对S30432钢性能的影响及强化机理研究［D］. 哈尔滨：：哈尔滨工业大学， 2009 .

王敬忠 . 奥氏体耐热钢S31042钢组织与性能研究［D］. 北京：钢铁研究总院， 2011 .

陈其为，包汉生，杨钢，等 . 连铸TP347H钢坯中Nb的偏析现象分析［J］. 中国冶金， 2022 ， 32 （ 6 ）： 61 - 70 .

段卫平，袁航，李京社，等 . 30CrMo精冲钢连铸板坯高温力学性能研究［J］. 特殊钢， 2021 ， 42 （ 5 ）： 65 - 68 .

Clark R N ， Searle J ， Martin T L ， et al . The role of niobium carbides in the localised corrosion initiation of 20Cr-25Ni-Nb advanced gas-cooled reactor fuel cladding ［J］. Corrosion Science ， 2020 ， 165 ： 108365 .

王敬忠，刘正东，程世长，等 . 固溶态S31042钢高温塑性波动大的原因分析［J］. 钢铁， 2012 ， 47 （ 1 ）： 60 - 64 .

王志军，杨永超 . 夹杂物对TP347H不锈钢 <math id="M23"><mi>ϕ</mi></math> https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47562227&type= https://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=47562226&type= 1.86266661 2.53999996 108 mm×15 mm荒管裂纹缺陷的影响和工艺改进［J］. 特殊钢， 2018 ， 39 （ 3 ）： 17 - 19 .

王婀娜，彭海龙，尹人洁，等 . TH347H奥氏体不锈管内表面“鼓泡”缺陷分析研究［J］. 四川冶金， 2016 ， 38 （ 3 ）： 68 - 71 .

何玉东 . 连铸TP347荒管内壁微裂纹探讨［J］. 特钢技术， 2013 ， 19 （ 2 ）： 26 - 30 .

李长毅 . 电站锅炉用TP347H不锈钢无缝钢管的开发［J］. 冶金标准化与质量， 2006 ， 44 （ 5 ）： 42 - 45 .

孙乐飞，帅勇，郭文波，等 . C36船板钢铸坯角部横裂和高温热塑性分析及改进工艺［J］. 特殊钢， 2022 ， 43 （ 3 ）： 64 - 68 .

郭玲 . 连铸TP347H管坯的缺陷分析及探讨［J］. 特钢技术， 2012 ， 18 （ 4 ）： 18 - 22 .

刘荣藻 . 低合金热强钢的强化机理［M］. 北京：冶金工业出版社， 1981 .

Dulieu D . The role of niobium in austenitic and duplex stainless steels ［J］. Niobium ， Science and Technology ， 2001 ： 975 - 999 .

李胜祗，陈大宏，孙中建，等 . 二辊斜轧穿孔时圆管坯的变形与应力分布及其发展［J］. 钢铁研究学报， 2000 ， 12 （ 5 ）： 26 - 30 .

加藤健三著. 金属塑性加工学［M］. 東京：丸善， 1971 .

Vu V D ， Mir A ， Nguyen G D ， et al . A thermodynamics-based formulation for constitutive modelling using damage mechanics and plasticity theory ［J］. Engineering Structures ， 2017 ， 143 ： 22 - 39 .

Cisse C ， Zaki W ， Ben Zineb T . A review of constitutive models and modeling techniques for shape memory alloys ［J］. International Journal of Plasticity ， 2016 ， 76 ： 244 - 284 .

张艳，党紫九 . 影响流变应力曲线测试的因素［J］. 北京科技大学学报， 1997 ， 19 （ 1 ）： 117 - 121 .

周滨，申昱，陈军，等 . 高温流变应力曲线修正方法［J］. 上海交通大学学报， 2009 ， 43 （ 5 ）： 722 - 726 .

Parteder E ， Bünten R . Determination of flow curves by means of a compression test under sticking friction conditions using an iterative finite-element procedure ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 1998 ， 74 （ 1-3 ）： 227 - 233 .

Lin X B ， Zhai F B ， Zhang Z L . Determination of metal material flow stress by the method of C-FEM ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 2002 ， 120 （ 1-3 ）： 144 - 150 .

严巍，陈国学 . 轴对称压缩流动应力-应变曲线有限元修正方法的研究［J］. 塑性工程学报， 2004 ， 11 （ 4 ）： 19 - 21+26 .

Roebuck B ， Lord J D ， Brooks M ， et al . Measurement of flow stress in hot axisymmetric compression tests ［J］. Materials at High Temperatures ， 2006 ， 23 （ 2 ）： 59 - 83 .

何建丽，师名林，陈飞，等 . 316LN不锈钢高温拉伸颈缩区塑变行为［J］. 材料科学与工艺， 2019 ， 27 （ 6 ）： 41 - 46 .

Mirone G ， Corallo D . A local viewpoint for evaluating the influence of stress triaxiality and lode angle on ductile failure and hardening ［J］. International Journal of Plasticity ， 2010 ， 26 （ 3 ）： 348 - 371 .

Mirone G . Approximate model of the necking behaviour and application to the void growth prediction ［J］. International Journal of Damage Mechanics ， 2004 ， 13 （ 3 ）： 241 - 261 .

Mirone G . A new model for the elastoplastic characterization and the stress-strain determination on the necking section of a tensile specimen ［J］. International Journal of Solids and Structures ， 2004 ， 41 （ 13 ）： 3545 - 3564 .

张海鑫，杨沫，于娟，等 . TC4钛合金高温热拉伸行为及本构方程研究［J］. 机械制造与自动化， 2017 ， 46 （ 2 ）： 34 - 36+74 .

史廷春，陈森灿 . TC4钛合金高温本构方程的数据拟合［J］. 金属成形工艺， 1999 ， 17 （ 1 ）： 47 - 49 .

邱霖，唐建敏，刘洪光 . 基于热拉伸试验的DP590高强钢变形本构关系及热加工图［J］. 锻压技术， 2017 ， 42 （ 1 ）： 121 - 125 .

Zener C ， Hollomon J H . Effect of strain-rate upon the plastic flow of steel ［J］. Journal of Applied Physics ， 1944 ， 15 （ 1 ）： 22 - 32 .

王忠堂，张士宏，齐广霞，等 . AZ31镁合金热变形本构方程［J］. 中国有色金属学报， 2008 ， 18 （ 11 ）： 1977 - 1982 .

Sellars C M ， Mctegart W J . On the mechanism of hot deformation ［J］. ACTA Metallurgica ， 1966 ， 14 （ 9 ）： 1136 - 1138 .

Whittenberger J D . The influence of grain size and composition on slow plastic flow in FeAl between 1100 and 1400 K ［J］. Materials Science and Engineering ， 1986 ， 77 ： 103 - 113 .

侯国清，朱亮，田彦龙，等 . 应变速率对铸态低镍奥氏体不锈钢热塑性的影响［J］. 机械工程材料， 2014 ， 38 （ 2 ）： 19 - 23 .

Hutchinson W B . Deformation Substructures and Recrystallisation ［J］. Materials Science Forum ， 2007 ， 558/559 ： 13 - 22 .

Mcqueen H J ， Yue S ， Ryan N D ， et al . Hot working characteristics of steels in austenitic state ［J］. Journal of Materials Processing Technology ， 1995 ， 53 （ 1-2 ）： 293 - 310 .

侯国清，朱亮，马蓉，等 . 奥氏体不锈钢Cr15Mn9Cu2Ni1N连铸坯壳层的热塑性［J］. 材料科学与工艺， 2011 ， 19 （ 1 ）： 91 - 94 .

朱亮，张孝平，侯国清 . Cr15Mn9Cu2Ni1N奥氏体不锈钢的热变形本构特性［J］. 塑性工程学报， 2009 ， 16 （ 5 ）： 96 - 100 .

Mintz B ， Yue S ， Jonas J J . Hot ductility of steels and its relationship to the problem of transverse cracking during continuous casting ［J］. International Materials Reviews ， 1991 ， 36 （ 1 ）： 187 - 220 .

浏览量

下载量

CSCD

CNKI被引量

文章被引用时，请邮件提醒。

提交

工具集

关联资源

优化结晶器保护渣以改善38CrMoAl高铝钢连铸坯的表面质量

基于一类对余类法的遗传算法优化决策树漏钢预报模型研究

中间包等离子体加热技术研究进展及应用

Cr13型马氏体不锈钢方坯连铸保护渣的开发

冷作模具钢（Cr12MoV）短流程生产工艺实践