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本文借助Gleeble-2000热模拟试验机研究了含有不同量残留元素As、Sn、Sb连铸钢的高温力学性能。通过测定试验钢的高温力学参数(断面收缩率RA%和抗拉强度σb)、观察金相显微组织、分析扫描断口形貌等方法,研究了残留元素As、Sn、Sb及冷却速率对热塑性的影响,并比较残留元素As、Sn、Sb对连铸钢热塑性影响程度的强弱。同时,采用等温时效、冲击和俄歇能谱试验等试验方法研究了含残留元素As、Sn、Sb连铸钢在保温过程中冲击功Ak随时间的变化规律,确定残留元素As、Sn、Sb在等温时效过程中的临界时间。结合两部分试验,利用非平衡晶界偏聚理论拟合试验结果,探讨了残留元素As、Sn、Sb在连续冷却和保温过程中的晶界偏聚机制。在应变速率和冷却速率分别为l0-2/s和20℃/s的条件下进行热模拟拉伸并随后空冷时,试验钢在700℃～800℃时金相组织均是由多边形铁素体和珠光体组成,并不存在奥氏体晶界上薄膜状先共析铁素体,但在750℃都出现了第Ⅲ类脆性谷底。同时,在第Ⅲ类脆性温度区(600℃～900℃)内,残留元素As、Sn、Sb的存在恶化了连铸钢的热塑性,导致热塑性谷底加深,热塑性凹槽增宽。另外,第Ⅲ类脆性温度区内,52#钢、51#钢、61#钢和71#钢在750℃时热塑性曲线塑性谷底依次加深,即试验钢中的三个脆化元素对热塑性的影响程度由强到弱顺序依次是Sb、Sn、As。连续冷却到750℃～800℃范围内拉伸时,存在一个冷却速率(20℃/ S),以这个冷却速率进行冷却,试样的断面收缩率最小,热塑性最差;当冷却速率大于或者小于这个冷却速率时,试样的断面收缩率均会增大,热塑性增强。等温时效初期,随着时间的延长,冲击功迅速下降,出现最低值,当时间进一步延长,冲击功缓慢上升。冲击功随保温时间的变化反映了残留元素As、Sn、Sb的非平衡晶界偏聚动力学过程,本试验测出As、Sn在低碳连铸钢中750℃保温时发生非平衡晶界偏聚的临界时间大约分别为120s和210s,Sb在超低碳连铸钢中750℃保温时发生非平衡晶界偏聚的临界时间大约为120s。同时,通过观察金相显微组织、分析扫描断口形貌等试验方法发现:对于低碳连铸钢,在等温时效过程中,先共析铁素体沿奥氏体晶界呈薄膜网状析出,因此,试验钢(51#钢和61#钢)的韧脆性是由金相组织和残留元素非平衡晶界偏聚共同作用的结果;对于超低碳连铸钢,试验钢(71#钢)的韧脆性是非平衡晶界偏聚作用的结果。俄歇能谱表明,Sn、Sb不仅在等温时效过程中发生了晶界偏聚,而且Sn、Sb的晶界偏聚量随着保温时间的延长而变化。当保温时间达到临界时间时,晶界偏聚量最大,热塑性最低。当保温时间大于或小于临界时间时,晶界偏聚量减少,热塑性升高。因此,残留元素Sn、Sb在等温时效过程中发生了非平衡晶界偏聚,偏聚量的大小和钢热塑性的高低均随保温时间的变化而变化。因此,在连续冷却和等温时效过程中,连铸钢中残留元素Sn、Sb均存在晶界偏聚现象,