季鋼柱

【摘 要】在相同的成分配比及軋制工藝條件下，對70kg級試驗(yàn)鋼進(jìn)行不同冷卻工藝的生產(chǎn)試驗(yàn)，通過軋后鋼板金相組織及性能數(shù)據(jù)結(jié)果，研究終冷溫度及冷卻速率對鋼材組織及性能的影響，通過調(diào)整控冷工藝實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)鋼板強(qiáng)度及塑性的最佳匹配，確立了批量生產(chǎn)70kg級高強(qiáng)鋼的控軋控冷工藝參數(shù)。

【關(guān)鍵詞】70kg級高強(qiáng)鋼；冷卻工藝；組織性能

Effect of cooling process on microstructure and properties of 70 high strength steel

JI Gang-Zhu

（Shandong iron and steel group，Jinan Shangdong 250100，China）

【Abstract】In same of components ratio and the rolling process conditions Xia， on 70kg level test steel for different cooling process of production test， through rolling Hou plate metallographic organization and the performance data results， research end cold temperature and the cooling rate on steel organization and the performance of effect， through adjustment control cold process achieved test plate strength and the plastic of best match， established has production 70kg level high strength steel of control rolling control cold process parameter.

【Key words】70kg high-strength steel； Cooling process； Microstructure and properties

0 前言

為了改善高強(qiáng)鋼的韌性和焊接性能，需大幅度降低鋼中碳含量，通過TMCP（Thermo Meehaniealcontrol ProcesS）工藝來獲得中溫區(qū)轉(zhuǎn)變的貝氏體組織，保證鋼的最佳強(qiáng)韌性匹配和優(yōu)良的焊接性能[1]。Q550D作為70kg級高強(qiáng)鋼的代表牌號，要求其具有較高的強(qiáng)度并同時(shí)具有良好的塑性、韌性及焊接性能。某鋼廠根據(jù)市場需求進(jìn)行了Q550D中厚板的開發(fā)，為保證良好的焊接性能，采用了低碳貝氏體鋼的成分設(shè)計(jì)，工藝流程則力求以控軋控冷態(tài)交貨，降低熱處理工序的生產(chǎn)成本。

本文將通過采用不同控制冷卻工藝的工業(yè)生產(chǎn)試驗(yàn)，對不同冷卻工藝條件下Q550D中厚板組織及性能變化情況進(jìn)行分析，根據(jù)鋼板組織性能數(shù)據(jù)確定最佳的冷卻工藝，達(dá)到以控軋控冷工藝滿足70kg級高強(qiáng)鋼批量化生產(chǎn)的目的。

1 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

1.1 化學(xué)成分

近年來，工程機(jī)械的發(fā)展對高強(qiáng)度鋼板的綜合性能的要求越來越高，傳統(tǒng)的以固溶強(qiáng)化、析出強(qiáng)化為主來提高強(qiáng)度的做法已不能滿足應(yīng)用的需要。出于降低成本和改善工藝性能的目的，目前主要以降低碳和合金元素的含量的方法，通過控軋控冷的手段來實(shí)現(xiàn)?；谝陨弦蛩兀囼?yàn)鋼設(shè)計(jì)成分如下：

表1 化學(xué)成分 wt%

1.2 軋制工藝

試驗(yàn)鋼成品厚度規(guī)格為25mm，選用某鋼廠210轉(zhuǎn)爐區(qū)域230mm規(guī)格坯料，在該鋼廠4300mm寬厚板四輥軋機(jī)進(jìn)行軋制，通過Gleeble-3800熱模擬試驗(yàn)，采用兩階段控軋工藝，精軋開軋溫度850-860℃，終軋溫度810-820℃。

1.3 冷卻工藝

對試驗(yàn)鋼進(jìn)行分批編號，分別進(jìn)行不同終冷溫度和不同冷卻速度的對比試驗(yàn)，其中編號a、b、c的試驗(yàn)鋼進(jìn)行不同終冷溫度對比試驗(yàn)，編號d、e、f的試驗(yàn)鋼進(jìn)行不同冷卻速率對比試驗(yàn)。表2為試驗(yàn)具體控冷工藝參數(shù)。

2.1 力學(xué)性能結(jié)果

6種不同冷卻工藝試驗(yàn)后的力學(xué)性能結(jié)果見表3，a工藝屈服強(qiáng)度低于標(biāo)準(zhǔn)要求，f工藝延伸率低于標(biāo)準(zhǔn)要求，b、c、d、e工藝性能結(jié)果均可滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，其中c、d工藝的強(qiáng)度、塑性匹配最佳。

2.2 終冷溫度對組織的影響

圖1為試驗(yàn)鋼分別采用a、b、c控冷工藝進(jìn)行快冷后的金相組織。三種工藝均得到以粒狀貝氏體為主的組織，隨終冷溫度的降低，多邊形鐵素體及準(zhǔn)多邊形鐵素體的含量減少，且晶粒更為細(xì)化。

（1）661℃ （2）589℃ （3）553℃

2.3 冷卻速率對組織的影響

圖2為試驗(yàn)鋼分別采用d、e、f控冷工藝進(jìn)行快冷后的金相組織。三種工藝均得到以粒狀貝氏體為主的組織，隨冷卻速（下轉(zhuǎn)第98頁）（上接第144頁）率的加快，鋼中針狀鐵素體及粒狀貝氏體的比例增加。

（1）10.9℃/s （2）15.6℃/s （3）20.3℃/s

2.4 終冷溫度對性能的影響

通過力學(xué)性能數(shù)據(jù)分析可以看出，隨著試驗(yàn)鋼終冷溫度的降低，鋼中貝氏體組織含量增多，強(qiáng)度提高、延伸率降低，但由于貝氏體含量增多導(dǎo)致的韌性下降與晶粒細(xì)化導(dǎo)致的韌性提高在一定程度上相互抵消，-20℃低溫沖擊韌性差值不明顯。

2.5 冷卻速率對性能的影響

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)對比，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度均隨冷卻速率的增大而升高，延伸率和-20℃低溫韌性值隨冷卻速率的增大而降低。隨著冷卻速率的增大，貝氏體比例增加，Nb（C，N）等析出增多，導(dǎo)致強(qiáng)度增加，延伸率下降。對于韌性的影響，貝氏體比例提高引起韌性降低起到主導(dǎo)作用。

3 結(jié)論

3.1 通過MCP工藝生產(chǎn)70kg級高強(qiáng)度鋼板完全可行。本試驗(yàn)結(jié)果表明，通過對控制冷卻工藝的調(diào)整，可以在一定范圍內(nèi)調(diào)整強(qiáng)度及塑性，保證強(qiáng)度與塑性的最佳化。

3.2 在合理的終冷溫度區(qū)間內(nèi)，通過降低終冷溫度，可以提高鋼板的強(qiáng)度，同時(shí)會(huì)降低延伸率，對沖擊韌性影響不大；隨冷卻速率的加大，鋼材強(qiáng)度增加，延伸率及沖擊值下降。

3.3 采用TMCP工藝生產(chǎn)的Q550D鋼可參考工藝參數(shù)：兩階段控制軋制，精軋階段總變形率50%～70%，終軋溫度790～820℃，終冷溫度550～585℃，冷卻速率10～16℃/s。

【參考文獻(xiàn)】

[1]高兵，趙亞娟.終軋溫度和冷卻速度對Q550D鋼組織和力學(xué)性能的影響[J].《特殊鋼》2012（03）.

[責(zé)任編輯：朱麗娜]