含铌钢裂纹产生原因

随着用户对产品质量要求的不断提高，钢铁市场竞争日益激烈，钢铁企业积极寻求低成本、高效率的发展模式，微合金技术在钢铁生产中的应用范围不断拓宽，且微合金的用量也日益增加。

　　铌、钒、钛作为微合金化元素，在轧制过程中，采用控冷、控轧工艺，析出碳、氮化物，对钢种具有细晶强化、相变强化和沉淀强化的作用，可大幅提高钢材性能。含铌微合金化中厚板产品广泛应用于造船、桥梁、建筑和容器制造等行业，近年来成为国内钢铁企业的主打产品。但是在连铸浇注含铌钢时，铸坯横裂纹的发生率明显高于其他钢种，因此如何减少铸坯裂纹成为含铌钢生产的研究方向。

　　含铌钢的成分特点。含铌钢铸坯横裂纹的发生率明显高于普碳钢铸坯。与普碳钢相比，其化学成分除了碳在包晶反应区外，还含有铌、镍等裂纹敏感性元素。包晶钢凝固正好处于包晶区，在钢的固相线温度以下20℃～50℃时，钢的线收缩最大。伴随较大的体积收缩，坯壳与铜板脱离形成气隙，导致热流最小，此时坯壳最薄，在表面形成凹陷。凹陷部位的冷却和凝固速度比其他部位慢，且组织粗化，对裂纹敏感性强。在热应力、钢水静压力和其他应力的作用下，凹陷薄弱处应力集中从而产生裂纹。坯壳表面凹陷越深，坯壳厚度的不均匀程度就越严重，裂纹出现的几率就越大。因此，包晶钢连铸坯特别容易产生裂纹的原因除了与钢液凝固包晶反应时坯壳线收缩有关外，还与含碳量在包晶反应点附近时铸态奥氏体晶粒粗大、柱状晶粗大，导致在柱状晶处坯壳容易形成凹陷有关。由于细微碳(氮)化物在奥氏体晶界析出，在缓慢变形的情况下会使晶界处的结合力减弱，加之钢水中铌、镍、铝等元素的存在，会使铸坯的脆性提高，加快了裂纹的产生。

　　含铌钢铸坯的高温延展性。含铌钢中含有铌、镍、铝等元素，其高温脆化区温度比普碳钢高。铌、钒、钛等微合金元素中，铌对钢的延塑性影响最大，其次是铝和钛。对含铌钢来说，随着铌含量的增加，特别在800℃～900℃时其延展性明显减弱。对铸坯来说，钢中[N]含量较高时，易产生氮化物并沿晶界析出使晶界脆化，使铸坯产生横裂纹，并且随着钢中[N]含量的增加，含铌钢的延展性变差。实际操作也证明，由于浸入式水口吸气，敞开浇注和保护浇注差的炉次铸坯的裂纹率高。在含铌钢中，低氮化或加入固定氮的微量钛可抑制铌(C，N)的析出，明显增强了含铌钢在900℃以下时的延塑性。大量研究表明，含铌钢加入微量的钛可以减少铸坯裂纹的产生，因为钢中加入钛后，钢在冷却变形时，首先析出TiN颗粒，这样一来，就为铌(C，N)提供了一个优先形成核的位置，减少了Nb(C，N)的析出量;同时，由于含铌钢的塑性下降温度为950℃，而铌钛钢塑性下降温度为830℃，这一方法可以改善含铌钢的热塑性，使钢种的裂纹敏感性下降。