上海大学先进凝固技术中心团队在钢的热裂机理及条件方面的研究取得重要进展，相关研究成果以“New Insights into the Features of Hot Tearing Formation in High-Carbon Steel Under Tensile Loading”为题发表在冶金领域著名学术期刊Metallurgical and Materials Transactions B。该论文第一完成人为林增煌博士研究生，仲红刚博士为通讯作者，合作者为翟启杰教授和东南大学韩青有教授等。

热裂是金属凝固过程中形成的破坏性缺陷，广泛存在于涉及液固转变的金属制备领域。热裂的基础研究已有逾百年的历史，但是由于热裂的复杂性加之测试手段的限制，热裂的物理本质没有被完全揭晓，热裂扩展的机理和条件仍没有明确的定论。凝固裂纹临界强度的来源已由液膜理论、晶间搭桥理论等进行解释，但晶间搭桥和液膜协同作用抗凝固裂纹的机制尚不清楚。在这项研究工作中，团队采用原创的动态加载凝固裂纹热模拟试验机，对高碳钢热裂纹形成的临界条件进行了测试，揭示了液膜和固体骨架对糊状区凝固裂纹强度的贡献机理。

动态加载凝固裂纹热模拟技术原理及试验机主要功能

测试结果表明，热裂纹的扩展呈现出两种不同的扩展机制:裂纹沿液膜扩展和枝晶搭桥阻碍裂纹扩展。且在加载和应变产生的初始阶段，应变-应力曲线的模量出现先低后高的规律，它反映了液膜何时在张力作用下开始抵抗拉应力。本文提出了一个物理模型来解释它，并验证了应变率与低模量应变之间的关系。

高碳钢热裂热模拟试验结果及补缩流变过程示意图

该研究得到国家自然科学基金和国家重点研发计划项目的资助。

文章链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s11663-023-02918-x