微合金非調(diào)質(zhì)鋼的現(xiàn)代進(jìn)展_圖文

1、微合金非調(diào)質(zhì)鋼的現(xiàn)代進(jìn)展孟繁茂 付俊巖中信微合金化技術(shù)中心專家委員會提要 本文簡述了微合金化元素 Nb 、 Ti 、 V 、 B 等在非調(diào)質(zhì)鋼中的應(yīng)用以及非調(diào)質(zhì)鋼在厚板 型鋼、軌鋼、棒鋼、鍛件等制品的生產(chǎn)技術(shù)現(xiàn)代進(jìn)展。主題詞 鈮 微合金非調(diào)質(zhì)鋼 TMCP TPCP TSC TMT1 前言非調(diào)質(zhì)鋼定義為在熱軋狀態(tài)或?；幚頎顟B(tài)通常具有 490 MPa以上的高強(qiáng)度鋼。 微合金化技術(shù)和控軋控冷技術(shù)相互作用是非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)的物理冶金在線 (生產(chǎn)線 調(diào)質(zhì) 的過程, 省卻了調(diào)質(zhì)處理再加熱, 取得了調(diào)質(zhì)鋼或超過它的性能。 僅此一點在節(jié)約能源方面 就具備了獨特的優(yōu)勢,成為國民經(jīng)濟(jì)各個部門的鋼鐵產(chǎn)業(yè),特別是高層建

2、筑、高壓線塔、大 型橋梁、鋼軌、礦井結(jié)構(gòu)、海上平臺、海上大型浮體、艦船、碼頭建設(shè)、大型土木、汽車、 能源、 電力等的鋼鐵產(chǎn)業(yè)都將隨著鋼產(chǎn)量的增加而增長, 它是社會發(fā)展的鋼鐵文明的一方面, 是社會所追逐的目標(biāo),它是現(xiàn)代文明之顯在標(biāo)志。美國鋼鐵產(chǎn)業(yè)達(dá) 5060億噸,日本也有 1520億噸。鋼鐵是善待人與地球的綠色材料,它將永久性的發(fā)展。非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展是永無 止境的。因為性能 /價格遠(yuǎn)優(yōu)于調(diào)質(zhì)鋼,且節(jié)約礦產(chǎn)資源和能源,非調(diào)質(zhì)鋼的產(chǎn)量與品種的 多樣性是鋼鐵強(qiáng)國的標(biāo)志。一種新型非調(diào)質(zhì)鋼的問世都伴隨著微合金化研究的新發(fā)現(xiàn)和 TMCP 的新拓展,甚至設(shè) 備的更新、改造。超細(xì)晶粒的研究是這一趨勢的“先頭部隊”

3、 。固溶鈮對晶界的拖曳作用, 相變的抑制作用, 應(yīng)變誘導(dǎo)行為的促進(jìn)作用, 正在為眾多研究學(xué)者所重視。 催促新鋼材的誕 生,革新型的超大功率和特殊型的加工設(shè)備,超冷設(shè)備將向前發(fā)展。非調(diào)質(zhì)鋼的發(fā)展是微合金化技術(shù)和熱機(jī)械處理及其冷卻技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。 鋼種及工藝已 成龐大系列,本文不能全面容納,只就大斷面產(chǎn)品,鈮有特別貢獻(xiàn)的厚板, H 型鋼、棒鋼以 及形狀復(fù)雜的大型鍛件等鐵素體、珠光體型、馬氏體型、雙相型、貝氏體型的非調(diào)質(zhì)鋼,從 實用出發(fā),以實例介紹給鋼材生產(chǎn)與鋼材使用部門。2 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼工程設(shè)計作為概念必須了解現(xiàn)代化的微合金化非調(diào)質(zhì)鋼的生產(chǎn)是微合金化元素的應(yīng)用和 TMCP 或其拓展工藝相結(jié)合。

4、所以,鋼質(zhì)設(shè)計分為兩個部分即采用 Nb 、 V 、 Ti 、 B 等的微合金化元 素和控制加工熱處理及其冷卻控制工藝。 各種冶金因素的控制水平?jīng)Q定了生產(chǎn)鋼的主要性能 指標(biāo)。2.1 鍛造微合金化非調(diào)質(zhì)鋼這類高強(qiáng)度非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)技術(shù)要求高, 不易掌握。 在鍛造過程中各部位變形量不一, 溫 度分布不均勻, 奧氏體晶粒變形與再結(jié)晶傾向復(fù)雜多變, 最易生產(chǎn)混晶和晶粒異常長大。 因 而淬透性產(chǎn)生不均勻的變化。因此化學(xué)成分與工藝設(shè)計要解決如下三個問題。 2.1.1 拓寬非再結(jié)晶熱加工溫度區(qū)間即提高再結(jié)晶停止溫度 (Tnr , 降低 Ar3轉(zhuǎn)變溫度。 鈮是提高 Tnr 降低 Ar3最有效的元 素,見圖 1, M

5、n eq 公式和圖 4,圖 5。 圖 1 固溶微量元素的再結(jié)晶停止溫度(基本成分:0.07C-1.4Mn 多道次軋制后 1085 /s急冷鈮即可提高 Tnr 又可降低 Ar3點使控軋溫度拓寬為 200左右, 對溫度不均勻的晶粒控 制極為有利。 非再結(jié)晶區(qū)的加工, 變形量可累加計總變形量, 因而能夠防止臨界變形對晶粒 度的影響。2.1.2 混晶現(xiàn)象的解決技術(shù)晶粒粗化開始領(lǐng)先于晶粒細(xì)化 質(zhì)點的完全溶解, 并發(fā)生于質(zhì)點粗化 到某臨界半徑 r c 時。r c 可由下式求得: 10223(6=Zf R r c 式中, Ro 是基體奧氏體晶粒半徑, f 是晶粒細(xì)化質(zhì)點的體積分?jǐn)?shù), Z 是粗 大晶粒與其相鄰

6、小晶粒的半徑之比, 稱之為混晶比。當(dāng) ostwald 成熟時,即溶度積平 衡,體積分?jǐn)?shù) f 不變,但小于 r c 的質(zhì) 點溶解, 而大于 r c 質(zhì)點長大, 結(jié)果阻 止晶粒長大的質(zhì)點密度下降, 質(zhì)點對Nb(CN計算值 0 1188 53 1203 69 1081 41 1251 68A V E R A G E P R I O R -A U S T E N I T EG R A I N S I Z E (m 圖 2 普碳鋼和 Nb 微合金化鋼的原始奧氏體晶粒尺寸與再加熱溫度的關(guān)系晶界的“釘札”作用失去平衡,表面自由能較大的小晶粒被相鄰的大晶粒吞蝕,大晶粒繼續(xù) 長,繼續(xù)下去變成晶粒異常長大。熱加工

7、應(yīng)避開混晶區(qū)。 Nb 的混晶區(qū)最高, Nb 微合金化 鋼的混晶區(qū), 也因析出物的穩(wěn)定性的提高而提高。 參考 DeArdo 研究組的最新工作, 見圖 2。隨著析出物 Nb (CN 穩(wěn)定性的提高混晶區(qū)向高溫移動,晶粒度呈雙峰分布, 0.09Nb 雙峰區(qū)達(dá) 1200以上。根據(jù)溶度積原理以 Nb-Ti, Nb-V, Nb-Ti-V復(fù)合應(yīng)用提高析出物的體積分?jǐn)?shù)和質(zhì)點的穩(wěn)定 性以控制混晶區(qū)是行之有效的。這決定于固溶度積和 ostwald 成熟。 Nb 是最佳元素。 2.1.3 微合金非調(diào)質(zhì)鋼的淬透性 作為馬氏體轉(zhuǎn)變的基礎(chǔ)特性,鋼的淬透性是決定鋼的組織成分和機(jī)械性能的主要因素。 鋼的淬透性用 D I 的大小

8、表示,高淬透 性(HighD I 和低淬透性(LowD I 鋼 物理冶金效應(yīng)不同, 需要分別討論。 高 低淬透性的分界標(biāo)準(zhǔn)是 D I 34英寸。 形變熱處理 (Ausforming 鋼的淬 透性可用 Mneq 表示。Mneq=Mn+Cr+Mo+Cr+Ni/2+10(Nb-0.02+xB700的形變熱處理(TMT 淬火 后硬度同 Mneq 的關(guān)系如圖 3。在一般的情況下, Mn eq >3.5的鋼種不必?fù)?dān)心淬透性問題。在低溫形變熱處理時由于晶 粒細(xì)化淬透性將顯著降低。所以,要充分發(fā)揮 TMT 效果, Mn eq >4.5是必要的。諸因素對直接淬火鋼的強(qiáng)韌性的影響如下圖 4。 圖 4

9、熱軋工藝對直接淬火鋼的機(jī)械性能的影響模式圖(以再加熱直接淬火為基 熱加工溫度 HR:高溫 MR:中溫 LR :低溫(未再結(jié)晶溫區(qū)加工 a 微合金元素完全固溶高 D I 淬透性變化 b 奧氏體晶粒粗化淬透性上升c 形變熱處理強(qiáng)化,組織細(xì)化 d 鐵素體相變促使淬透性下降組織細(xì)化 D I 淬透性指標(biāo)(a 高淬透性 (b 低淬透性Mn eq圖 3 淬火硬度同 Mn eq 關(guān)系(a 高淬透性(HighD I 圖 4中各種因素對強(qiáng)韌的影響如箭頭所指, 符號意義如圖注。 此外值得提出的是形變熱 處理狀態(tài), 是由于在非再結(jié)晶區(qū)加工, 有一定程度的冷加工所引起的高位錯密度、 胞狀結(jié)構(gòu)、 變形帶、板條束等為下部組

10、織轉(zhuǎn)變所繼承,呈細(xì)分化的高強(qiáng)高韌性的組織。而再加熱淬火, 晶粒粗大淬透性上升,對韌性不利。這種形變熱處理例如 TMT 所產(chǎn)生的如上所述的結(jié)構(gòu)為 Nb 、 Ti 、 V 等的析出提供大量在位形核。所以高淬透性是開發(fā) 800 MPa級以上的高強(qiáng)鋼所 必需。微合金元素對高淬透性鋼的淬透性影響小。(b 低淬透性(LowD I 600 MPa級低淬透性鋼,高溫再結(jié)晶軋制時強(qiáng)韌性的變化和高淬透性有同樣傾向。但 是低溫軋制就截然不同,低淬透性鋼只提高韌性,強(qiáng)度有降低傾向。這是由于淬透性低,容 易發(fā)生 r-轉(zhuǎn)變。特別是在未再結(jié)晶區(qū)軋制,加工狀態(tài)的奧氏體晶界、滑移帶等處鐵素體生 核位置增多, 促進(jìn)先共析鐵素體或

11、異形鐵素體形成, 因而導(dǎo)致殘余奧氏體的淬透性提高。 低 C 鋼易出現(xiàn)擴(kuò)散型貝氏體轉(zhuǎn)變,直接淬火組織為鐵素體 +貝氏體 +馬氏體組織。 Nb 、 Ti 是固 溶態(tài),對提高低 D I 鋼淬透性有效,因而提高強(qiáng)度相(B 、 M 的體積分?jǐn)?shù)。超低碳時易貝氏 體化,并在緩冷時再增加沉淀強(qiáng)化分?jǐn)?shù)。(c 合金元素和 Ti 、 Nb 、 V 、 B 微合金元素對 Ar3轉(zhuǎn)變點的影響合金元素對 Ar3(點的影響及其影響力度如下式:Ar3( =910-310C-80Mn-20Cu-15Cr-65Ni-80Mo-0.35 (t-8式中 t 為鋼件的最大厚度或直徑(單位 mm 。微合金化元素 Nb 、 Ti 、 V

12、對 Ar3點的影響力度如圖 5所示。 圖 5 微合金元素對 Ar3相變點的影響基體成分:0.1C-1.5Mn 奧氏體晶粒 100mNb 強(qiáng)烈降低 Ar3點, Ti 次之, V 幾乎無影響。如果加上快冷抑制相變因素,上述效應(yīng) 更明顯。用 B 提高鋼的淬透性,是眾所周知的,大約 0.002 B等于一個 Mn eq 。但是在接受形變 熱處理鋼中的作用有別于調(diào)質(zhì)鋼的再加熱淬火。調(diào)質(zhì)鋼高溫固溶態(tài) B 富集于奧氏體晶界且晶粒較粗大, 故淬透性高, 而形 變熱處理過程中分 4個階段。 第 一階段奧氏體變形 B 仍沿晶界 分布, 淬透性高; 第二階段發(fā)生 再結(jié)晶, B 不能即時跟蹤晶界移 動失去淬透性; 第三

13、階段高溫再 結(jié)晶完畢, B 恢復(fù)晶界分布, 淬 透性恢復(fù);第四階段完成再結(jié) 晶, 并長時間保溫, 由于 BN 的 形成, 淬透性再次丟失。 因此 加 B 鋼必須加 Ti 或 Al ,固定鋼中 殘 N 以保護(hù) B 的淬透效應(yīng)。2.2 Nb、 Ti 、 V 對控軋控冷和直接淬火狀態(tài)與機(jī)械性能的影響非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)是在熱變形態(tài)空冷或直接淬火, 所得組織繼承了未再結(jié)晶奧氏體所具有的 亞結(jié)構(gòu)、高位錯密度、胞狀組織等微細(xì)結(jié)構(gòu),這為沉淀強(qiáng)化提供了優(yōu)越基體組織。 Nb 、 Ti 、 V 對控軋空冷或直接淬火鋼的機(jī)械性能的影響見圖 7。 圖 7 微量元素對控軋空冷或直接淬火時的機(jī)械性能的影響(化學(xué)成份:0.06C1

14、.4Mn, 20mm 厚Nb 、 Ti 提高直接淬火的強(qiáng)度,改善了韌性,而 V 的效果較小。直接淬火組織為低碳貝 氏體和細(xì)化的鐵素體混合組織。 Nb 、 Ti 降低 Ar3點使貝氏體組分增加,因而強(qiáng)度上升。一 般說控軋變形量大于 50%,強(qiáng)度飽和在 600700MPa ,韌性 FATT50%溫度為 -50以下。 圖 6 奧氏體組織, B 的分布、淬透性 4階段變化示意圖剛加工后,再結(jié)晶體中,再結(jié)晶完畢,再結(jié)晶保溫Nb 含量對強(qiáng)度的影響是直接淬火 Nb>0.02,隨 Nb 含量的增加而提高。另有強(qiáng)化機(jī)制研究指出鋼的強(qiáng)韌性只與晶粒度 d-½有關(guān)而與細(xì)化晶粒劑無關(guān), 但 TMCP 與

15、溫度關(guān)系很大,只有 Nb 能拓寬熱加工溫度,所以 Nb 應(yīng)用廣泛。定量研究指出 TS(MPa=7.7 d -1/2。 Nb 的 沉 淀 強(qiáng) 化 TS(MPa=1140 固 溶Nb %而 TiC 的 析 出 強(qiáng) 化 TS(MPa=2140固溶Ti ,相變貝氏體組分強(qiáng)化 TS(MPa=2.5VB Mol (% , V 的沉淀強(qiáng)化是眾所周知的顯著,但對韌性的提高不如 Nb 、 Ti 優(yōu)越。3 微合金化非調(diào)質(zhì)鋼向大斷面大型材發(fā)展3.1 馬氏體型微合金非調(diào)質(zhì)鋼的 TMCP 工藝的拓展 TSC(two-step coolingTSC 工藝與連續(xù)冷卻工藝的比較見圖 8。新開發(fā)的含 NbVTi 馬氏體微合金非

16、調(diào)質(zhì)鋼的 化學(xué)成份同 41CrS4調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成份如表 1。表 1 新鋼和 41CrS 4鋼的化學(xué)成份%N(ppm新鋼NbVTi 0.230.030.030.0575調(diào)質(zhì)鋼41CrS 40.751.140.030.03 圖 8 鍛造后不同淬火溫度的二部冷卻工藝同連續(xù)冷卻的比較示意圖鍛造溫度在 Ar3到再結(jié)晶停止溫度 Tnr 之間,本鋼 920鍛造, 640680淬火晶粒度 dF<3µm,鐵素體 <25%。鍛造溫度 1200, 640680淬火,鐵素體 <10%。鋼的強(qiáng)韌性平衡和 41CrS 4 QT處理性能比較見圖 9。圖 9中 AN 箭頭表示 420退火作用。 垂

17、直大箭頭表示加 Nb 和低溫 (920 鍛造的作 用?？梢源_定 Ti V Nb鋼強(qiáng)韌性全面達(dá)到調(diào)質(zhì)鋼的水平。 圖 9 二部冷卻后微合金化 NbTiV 鋼和 VN 鋼、鋼以及 41CrS 4的比較3.2 貝氏體型鍛鋼及形變熱處理(Ausforming 形變熱處理工藝是在亞穩(wěn)定奧氏體區(qū)形變誘導(dǎo)鐵素體析出與溶解,因而細(xì) 化組織, 并產(chǎn)生富碳?xì)堄鄪W氏體。 約 700變形,抗力低,易于壓鍛,并為最終 組織提供高位錯亞結(jié)構(gòu)。圖 10示出高強(qiáng)度高韌性微合金非 調(diào)質(zhì)鋼的強(qiáng)度與韌性的平衡同調(diào)質(zhì)鋼 SCr44QT , S45C QT 0.48C-0.1V AC的比 較。鍛造后急冷,不論是水淬還是油淬 新鋼的強(qiáng)韌性

18、均位于調(diào)質(zhì)鋼水平之上。 其化學(xué)成份和機(jī)械性能如表 2。表 2 化學(xué)成份和機(jī)械性能化學(xué)成份 mass% 機(jī)械性能Mo Nb bN/mm2 0.2 N/mm2W N/mm2 0.04added 1132 845 559本鋼特點:1、當(dāng)然是省去調(diào)質(zhì)處理降低成本; 2、和其它非調(diào)質(zhì)鋼相比具有同等以上的 韌性; 3、抗疲勞特性大幅度提高; 4、和調(diào)質(zhì)鋼同等硬度時被切削性好; 5、本鋼為曲軸而 開發(fā)的。Tensile Strength N/mm2New steelsC h a r p y I m p a c t V a l u e J /c m 2圖 10 高強(qiáng)高韌性非調(diào)質(zhì)鋼和調(diào)質(zhì)鋼的比較3.3 TMCP

19、貝氏體含 Nb 非調(diào)質(zhì)軌鋼高軸重軌曲線內(nèi)側(cè)軌頭端面的鱗片剝落成為換軌理由之一。 換軌頻度與沖擊角有關(guān), 這 個角就是輪前進(jìn)方向與軌線方向角。實際上就是軌道越彎這個角越大。實測指出角度越大, 起鱗片時間越短。新開發(fā)的軌鋼的化學(xué)成份如表 3。表 3 貝氏體鋼軌鋼同珠光體軌鋼化學(xué)成份(wt%鋼種貝氏體 0.402.1000.1 珠光體 0.751.4500.500 000.1抗鱗片剝落情況如圖 11所示。 結(jié)論:(1貝氏體軌鋼發(fā) 生鱗片剝落時間為珠光體軌鋼 的兩倍,且隨著撞擊角的提高 鱗片剝落時間縮短; (2在任 意沖擊角時,貝氏體抗鱗片剝 落的壽命都為珠光體軌鋼的兩 倍。實路輔軌證明,貝氏體軌 鋼

20、抗鱗片剝落損傷性能優(yōu)越。3.4 最具魔力的微合金超低碳貝氏體型非調(diào)質(zhì)鋼TPCP法(Thermo-Mechanical Precipitation Control Process為熱變形析出 控制工藝。與 TMCP 的差別在于多一個析 出控制過程(見圖 12 。 TPCP 法是以設(shè)計與軋后冷卻速度幾乎 無關(guān)的基體組織, 利用最佳化熱軋工藝得到 精細(xì)結(jié)構(gòu)和析出強(qiáng)化為特征的, 使顯微組織 和析出強(qiáng)化統(tǒng)一起來, 可生產(chǎn)大斷面、 高強(qiáng) 度、焊接性能優(yōu)越的非調(diào)質(zhì)鋼,是 TMCP 法所不能勝任的新方法。 TPCP 是九十年代 降低成本非調(diào)質(zhì)鋼生產(chǎn)的巨大進(jìn)步。 這一進(jìn)圖 11 鱗片剝落開始時間同沖擊角的關(guān)系圖

21、 12 利用 TMCP 和 TPCP 控制微結(jié)構(gòu)步幾乎把 0.20.5%C-V 強(qiáng)化的鐵素體-珠光體(一般說只限于低韌性范圍的應(yīng)用非調(diào)質(zhì) 鋼高強(qiáng)高韌性化。 圖 12中 TMCP 圖為 C 0.050.15%低碳鋼如造船鋼、管線鋼等的示意圖,連續(xù)冷卻時可 能出現(xiàn)各種相的分布圖,表明了冷卻 速度的敏感性。因而鋼材生產(chǎn)可能出 現(xiàn)的組織的不平衡性的麻煩,引起強(qiáng) 韌性不均一的變化。因此需要高度精 確的 TMCP 操作。 TPCP 構(gòu)思產(chǎn)生了新的魔力用超 低碳單一的貝氏體組織,用 Mn 、 Nb、B 貝氏體化。 組織對冷卻速度不敏感, 優(yōu)越性極大。對大斷面、復(fù)雜形狀、 焊接區(qū)、熱軋料堆放等,都會有很大 好

22、處。因而性能容易保持均勻,見圖 13。圖 13上部超低碳成分的實際產(chǎn)品強(qiáng)度水平和性能及用途見表 4。表 4 TPCP法開發(fā)的非調(diào)質(zhì)鋼及其用途形狀 用途強(qiáng)度級別 尺寸 注厚板 橋梁 JIS SNI 570 983mm耐候鋼 機(jī)械部件 TS 700PMpa 35型鋼 高層建筑 TS 590PMpa 邊緣厚 80mm 棒細(xì) 機(jī)械部件 TS 800PMpa190mm銅是該類型鋼自時效自硬化元素,其作用如圖 14。發(fā)生于冷速 0.010.1 /S。 圖 14 銅含量與熱變形后的冷卻速度對超低碳貝氏體鋼的硬度的影響圖 13 0.14%C普碳鋼與 0.007%C 貝氏體鋼的 Hv 與冷速的關(guān)系3.4.1 S

23、CM435級非調(diào)質(zhì)貝氏體型 TPCP 工藝棒鋼開發(fā)鋼與傳統(tǒng)調(diào)質(zhì)鋼的化學(xué)成分如表 5,性能比較見表 6。表 5 開發(fā)鋼與 SCM435的化學(xué)成分 %鋼種 C Si Mn P S Cr 其他 開發(fā)鋼 0.007 0.24 2.01 0.0150.016Tr . Tr . Cu , Ni, Nb, Ti, B表 6 開發(fā)鋼與 SCM435調(diào)質(zhì)后的力學(xué)性能比較鋼種位置0.2%PS(Mpa TS (MPa YR (%El (%RA (%表面 *730 840 87 26 74 1/4D 708818 87 25 72開發(fā)鋼1/2D 689 813 85 22 66表面 *644 820 79 23 62

24、 1/4D 638 811 79 22 59SCM435 1/2D 636 807 79 20 52*距表面內(nèi)側(cè) 15mm開發(fā)鋼的沖擊韌性、 韌脆轉(zhuǎn)變溫度、 結(jié)晶斷口率都表明貝氏體鋼具有優(yōu)異的韌性和低溫 韌性,見圖 15。該鋼的疲勞性能達(dá)到 SCM435調(diào)質(zhì)處理水平,見圖 16,適于生產(chǎn)抗疲勞部件如汽車曲 軸等。 圖 15 開發(fā)鋼與調(diào)質(zhì)鋼的夏比沖擊值 和結(jié)晶斷口與溫度的關(guān)系圖 16 抗拉強(qiáng)度與疲勞極限3.4.2 橋梁用貝氏體特厚可焊接鋼板 鋼制橋腳用鋼，近年向特厚鋼板焊接結(jié)構(gòu)發(fā)展，對焊接減少預(yù)熱高效化要求越來越高。 超低碳貝氏體對此種鋼有效。下面介紹焊接用極厚 570 MPa 級 TMCP 貝

25、氏體鋼板在橋腳方 面的應(yīng)用。 以往的 570MPa 級厚板用熱軋后調(diào)質(zhì)處理方法生產(chǎn)， 其化學(xué)成分如表 7， 屬于低碳鋼板， 生產(chǎn)周期長，材質(zhì)在厚度方面有時產(chǎn)生波動。而超低碳貝氏體鋼的 PCM 在 0.18 左右，可顯 著改善抗焊接裂紋傾向。而且對焊接厚度也不敏感。焊接工藝和各種焊接性能試驗（川崎制 鐵技報 Vol32No2000 年）如表 8。 表7 C SM570TMC-H 厚度=83mm SM570TMC-H 厚度=83mm SM570TMC-H 厚度=35mm 0.02 0.02 0.02 Si 0.31 0.29 0.31 Mn 1.54 1.51 1.53 P 0.008 0.009

26、 0.009 實例成分 S Cu Ni 0.56 0.52 0.55 0.25 0.48 0.25 Cr 0.49 0.49 0.29 Al 0.037 0.030 0.037 B 0.0023 0.0020 0.0023 Nb 0.049 0.045 0.045 PCM 0.18 0.18 0.16 0.003 0.003 0.003 表8 Welding pass BP135 FP122 BP115 FP117 電流（A） 260300 260300 600700 600700 焊接工藝 速度 （cm/min） 2528 2528 3540 3540 熱輸入 （kJ/cm） 1825 19

27、25 2941 2941 預(yù)熱溫度 室溫 室溫 電壓（V） 3334 34 3234 3234 GMAW SAW 極厚 570MPa 級 TMCP 鋼的焊接施工試驗得到如下成果（1）熱影響區(qū)最高硬度 HVmax277； （2）Y 型焊指出抗低溫裂紋性非常好； （3）CO2 保護(hù)焊不預(yù)熱也不發(fā)生裂紋， 焊縫力學(xué)性能好； （4）利用線狀加熱 1000焊后立即水冷，材質(zhì)不劣化，提高了焊接效率。 （5）應(yīng)變時效性好，83mm 厚 6t 半徑彎曲加工性十分好； （6）降低預(yù)熱施工，焊接質(zhì)量合 格，X-射線檢查、超聲波探傷 100%合格。 3.4.3 焊接性能優(yōu)越的超低碳貝氏體型 590MPa 級特厚 H

28、 型鋼的研發(fā)簡介 普通低碳鋼和超低碳貝氏體鋼的 CCT 曲線的比較見圖 17。590MPa 級特厚 H 型鋼的成 分與機(jī)械性能見表 9 和表 10。圖 18 與 19 為它的硬度與組織特性。 表 C 0.02 Si 0.30 Mn 1.25 P 0.010 開發(fā)的型鋼的化學(xué)成分 S Al Cu 其他 0.003 0.030 0.87 Ni,Nb,B,Ti Ceq* 0.267 Pcm* 0.156 *Ceq=C+Mn/6+Si/24+Ni/40+Cr/5+Mo/4+V/14 * Pcm=C+Si/30+Mn/20+Cu/20+Ni/60+Cr/20+Mo/15+V/10+5B 119 鋼 規(guī)格尺寸 SA