導(dǎo)語(yǔ)：低屈強(qiáng)比工程機(jī)械用鋼生產(chǎn)探究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點(diǎn)，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要:結(jié)合抗拉強(qiáng)度700MPa級(jí)低屈強(qiáng)比工程機(jī)械用鋼HQ550MD的生產(chǎn)實(shí)際情況，分析了該鋼種的相變規(guī)律以及軋制、冷卻工藝對(duì)組織性能的影響。結(jié)果表明:生產(chǎn)過程中可通過將開冷溫度控制在770℃附近，使鋼板在冷卻前發(fā)生一定比例的鐵素體相變，合理控制鐵素體相和貝氏體相的比例，生產(chǎn)出屈強(qiáng)比≤0．80的工程機(jī)械用鋼。

關(guān)鍵詞:冷卻;屈強(qiáng)比;工程機(jī)械用鋼;貝氏體

屈強(qiáng)比指鋼材屈服點(diǎn)(屈服強(qiáng)度)與抗拉強(qiáng)度的比值，是衡量鋼材強(qiáng)度儲(chǔ)備的重要系數(shù)。鋼鐵材料屈強(qiáng)比高通常表明抗變形能力強(qiáng)，不易在外力作用下發(fā)生塑性變形，但材料抗外力沖擊能力差，發(fā)生脆性破壞風(fēng)險(xiǎn)較大，材料的可靠性低［1］;而鋼鐵材料屈強(qiáng)比較低，表明塑性較好，具有較高的加工硬化率，構(gòu)件易成型，回彈小。礦山作業(yè)環(huán)境復(fù)雜惡劣，要求高強(qiáng)鋼具有良好的抗沖擊和抗震性能，但目前高強(qiáng)鋼普遍存在強(qiáng)度和屈強(qiáng)比高的問題，無法滿足礦山機(jī)械應(yīng)用的需求。

1成分和工藝設(shè)計(jì)

1．1成分設(shè)計(jì)思路。700MPa級(jí)高強(qiáng)鋼HQ550MD的成分采用低碳設(shè)計(jì)路線，碳含量控制在0．09%以下，以有效改善鋼板的焊接性能。將Si含量控制在0．20%以下，有利于減少鋼板表面紅銹，提高表面質(zhì)量。Mn具有固溶強(qiáng)化作用，并且可以提高鋼板的淬透性，相對(duì)成本較低，但Mn含量過高容易產(chǎn)生偏析并降低材料韌性，惡化性能，因此將其含量控制在1．60%左右。復(fù)合添加少量Nb、Ti微合金元素則有利于細(xì)化奧氏體晶粒，促進(jìn)過冷奧氏體冷卻相變后組織細(xì)化，微合金碳氮化物析出也可顯著提高鋼板強(qiáng)度，保證強(qiáng)韌性。此外，再添加適量的Mo和Cr，可以改善鋼板淬透性，促進(jìn)鋼板貝氏體相變，進(jìn)一步提高鋼板強(qiáng)度。HQ550MD鋼的具體成分設(shè)計(jì)如表1所示。2工藝流程。HQ550MD鋼板的生產(chǎn)工藝流程:鐵水預(yù)脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→板坯連鑄→堆垛緩冷→再加熱→控制軋制→快速冷卻→熱矯直→檢驗(yàn)。1．3冶煉過程。轉(zhuǎn)爐出鋼終點(diǎn)C≤0．04%、P≤0．015%，出鋼溫度控制在1610～1660℃，添加適量廢鋼。LF鋼水進(jìn)站溫度控制在1540～1600℃，加入石灰、鋁線、鋁粒等造白渣，采用硅鐵、電解錳、中碳鉻鐵、鋁線進(jìn)行成分調(diào)整，精煉時(shí)間≥35min。RH鋼水進(jìn)站溫度控制在1560～1580℃，真空度控制在100Pa以下，鈣處理后吹氬時(shí)間≥6min，鋼水液面不裸露。連鑄過程中過熱度控制在20℃左右，中間包使用專用低碳覆蓋劑，防止鋼水二次氧化，利用動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)和電磁攪拌技術(shù)減輕中心偏析。1．4軋制和冷卻。在鑄坯再加熱過程中，一方面考慮軋制難度和生產(chǎn)節(jié)奏，另一方面也要防止鑄坯奧氏體晶粒過于粗大。鑒于該鋼種添加有Ti、Nb微合金元素，能夠有效抑制因加熱溫度升高造成的晶粒粗大，可以適當(dāng)提高鑄坯再加熱溫度，加熱溫度設(shè)定在1220～1250℃之間。軋制過程實(shí)施兩階段控制軋制?？刂栖堉频牡谝浑A段在高溫再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，即在奧氏體再結(jié)晶終止溫度以上的溫度(約950℃)軋制，該階段的主要作用就是初步細(xì)化奧氏體晶粒。控制軋制的第二階段在未再結(jié)晶區(qū)進(jìn)行，主要通過較大的未再結(jié)晶區(qū)累計(jì)變形量，避免促進(jìn)后續(xù)的相變組織細(xì)化［2］。該軋制階段一般都要求累計(jì)壓下率≥60%，并且將終軋溫度控制在800～860℃。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，高強(qiáng)工程機(jī)械用鋼HQ550MD的Ac3溫度在760℃附近，因此將鋼板的開始冷卻溫度控制在750～770℃，可以實(shí)現(xiàn)鋼板的內(nèi)過冷奧氏體組織部分轉(zhuǎn)化為先共析鐵素體組織，以獲得特定比例的混合組織。冷卻方式則采用超快冷+加速冷卻模式(以下簡(jiǎn)稱“DQ+ACC冷卻”)，其中DQ段冷速控制在20～40℃/s，ACC段冷速控制在10～15℃/s，較快的冷速可促進(jìn)鋼板組織中的貝氏體轉(zhuǎn)變，終冷溫度控制在貝氏體轉(zhuǎn)變終止溫度以下，即350℃左右。

2力學(xué)性能和顯微組織工程機(jī)械用鋼

HQ550MD的主要生產(chǎn)厚度規(guī)格為16～30mm，各項(xiàng)性能良好，典型規(guī)格性能如表2所示，屈強(qiáng)比＜0．80。可見，組織由粒狀貝氏體和部分多邊形鐵素體構(gòu)成，其中鐵素體比例為10%～20%。

3討論

鋼種的組織構(gòu)成決定了鋼材產(chǎn)品的最終力學(xué)性能。對(duì)于HQ550MD鋼板而言，為確保其強(qiáng)度和屈強(qiáng)比滿足要求，必須有效控制鋼中軟相和硬相的比例［3］，即先共析鐵素體和貝氏體的比例。將鋼板的開始冷卻溫度控制在750～770℃，過冷奧氏體析出部分先共析鐵素體，鐵素體是碳溶解在α－Fe中的間隙固溶體，該種組織具有良好的塑性和韌性，但強(qiáng)度和硬度偏低，同時(shí)冷加工硬化緩慢，可以承受較大減面率的拉拔。未析出先共析鐵素體的過冷奧氏體經(jīng)過快速冷卻轉(zhuǎn)變?yōu)樨愂象w。貝氏體是指過冷奧氏體在中溫范圍內(nèi)形成的由鐵素體和滲碳體組成的非層狀組織［4］。該種組織通常具有較高的強(qiáng)度，但屈強(qiáng)比往往偏高，不利于特殊用途工程機(jī)械的安全性能保障。因此，當(dāng)鋼中的貝氏體含量較多時(shí)，鋼材表現(xiàn)出強(qiáng)度高［5］、韌性差的特點(diǎn)，屈強(qiáng)比偏高;反之，當(dāng)鋼中的鐵素體含量較多時(shí)，鋼材主要表現(xiàn)出強(qiáng)度較小、韌性較大的特點(diǎn)，屈強(qiáng)比偏低。鋼材較低的強(qiáng)度或較高的屈強(qiáng)比都無法滿足用戶對(duì)鋼材性能的要求。只有合理控制鋼中鐵素體和貝氏體比例，才能確保高強(qiáng)鋼的力學(xué)性能和屈強(qiáng)比均能夠滿足用戶要求。通過將鋼板開冷溫度控制在過冷奧氏體相變溫度，即750～770℃，可實(shí)現(xiàn)過冷奧氏體部分轉(zhuǎn)化為先共析鐵素體組織，占10%～20%，以實(shí)現(xiàn)固定比例的混合組織，通過特殊的軟相和硬相混合比例控制［6］，實(shí)現(xiàn)低屈強(qiáng)比控制。

4結(jié)語(yǔ)

在低碳、Nb－Ti微合金化和適當(dāng)添加Cr、Mo的成分設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上，通過合理控制軋制、開始冷卻溫度和水冷段冷速，尤其將鋼板的開始冷卻溫度控制在奧氏體轉(zhuǎn)變溫度Ac3附近，可生成10%～20%的先共析鐵素體，在保證強(qiáng)度的前提下，確保將HQ550MD鋼板的屈強(qiáng)比控制在0．80以下。

參考文獻(xiàn)

1王飛，施剛，戴國(guó)欣，等．屈強(qiáng)比對(duì)鋼框架抗震性能影響研究進(jìn)展［J］．建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報(bào)，2010，S1:18－22．

2張紅梅，劉相華，王國(guó)棟，等．低碳貝氏體鋼形變奧氏體的連續(xù)冷卻相變研究［J］．金屬熱處理學(xué)報(bào)，2000，21(4):35－40．

3于慶波，段貴生，孫瑩，等．粒狀貝氏體組織對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響［J］．鋼鐵，2008，43(7):68－71．

4于請(qǐng)波，孫瑩，倪宏昕，等．不同類型的貝氏體組織對(duì)低碳鋼力學(xué)性能的影響［J］．機(jī)械工程學(xué)報(bào)，2009，45(12):284－288．

5楊旭寧，康永林，于浩，等．X70針狀鐵素體管線鋼中M/A島的工藝控制［J］．軋鋼，2007，24(4):7－10．

6王建澤，康永林，楊善武．超低碳貝氏體鋼的顯微組織分析［J］．機(jī)械工程材料，2007，31(3):12－16．

作者:孫志溪 孫電強(qiáng) 王會(huì)嶺 張瑞超 呂德文 單位:1.河鋼集團(tuán)邯鄲公司 2.河鋼集團(tuán)舞鋼公司