《开发高强度低碳贝氏体h型钢的试验研究》由会员分享，可在线阅读，更多相关《开发高强度低碳贝氏体h型钢的试验研究（4页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、开发高强度低碳贝氏体H 型钢的试验研究 蒲玉梅吴结才陈联满 ( 马鞍山钢铁公司技术中心马鞍山2 4 3 0 0 3 ) 摘要本文对设计的低碳贝氏体钢依据H 型钢生产线的实际，进行了不同轧制工艺参数的试验室研究，主要分 析未再结晶区轧制时终轧温度对低碳贝氏体组织形貌的影响给出了不同终轧温度下获得的低碳贝氏体光镜和进 一步电镜观察的组织形貌，讨论了再结晶区轧制时贝氏体铁紊体形成及第二相M A 岛形成，从而为生产线上开发 此类高强度钢提供参考。 1 前言 ( 超) 低碳贝氏体钢是近3 0 年来社会需求和现代冶金技术发展应运而生的一类高强度、高韧性、多用途 新型钢。其媳型特征是碳含量大幅度降低，彻底消
2、除了碳对贝氏体组织韧性的不利影响，在控轧控冷后可得 到极细的含有高位错密度的贝氏体基体组织，钢的强度不再依靠钢中的碳含量，主要通过细晶( 组织) 强化， 位错及亚结构强化，铌、钛、钒微合金元素析出强化等方式保证，钢的强韧性匹配极佳，尤其具有优良的野外 焊接性能和抗氢致开裂能力。 近几年，随着建筑结构的高层化和太跨距的发展，高层建筑结构对高强度( 5 9 0 M P a 以) 的需求越来越迫 切，而且要求这种高强钢既能强度高减轻重量，又要焊接性能好保证焊接施工质量；另外，沿海建造的高层建 筑、电厂、石油平台等用的地下钢桩也对强度、韧性、焊接性有更高的要求，因此研究开发具有高强度高韧性 的低碳贝氏
3、体H 型钢很有市场价值。本文是马钢根据市场情况在试验室研究开发的结果，对生产开发此类 钢有很好的指导意义。 2 试验材料和试验方法 本研究的试验材料在真空电炉冶炼，铸造后锻造成扁坯，在电炉进行再加热，在实验轧机上进行不同轧 制工艺的试验，具体工艺路线见图1 。 轧制试验参数的选取模拟H 型钢生产实际并参考其他人做医西蟊酲元i 葡习一陌习一厦习一陌闻 过的优化试验结果，再结晶区轧制保证单道次压下量1 0 ，未再 结晶区轧制保证累积压下率4 0 ，选择不同的终轧温度对比，主征琵石两孕西丽习卜嗣卜匾而石丽i 乏面司 要研究未再结晶区轧制工艺参数对组织性能的影响，为大生产轧 制控制提供依据。轧制后空冷
4、至室温，分别进行力学性能检测和组织观察，在X L 3 0 电镜上做进一步的观察 分析。 3 试验结果及分析讨论 试验钢的成分及试验检测性能结果分别见表1 和表2 。 表1 实验钢的化学成分( w t ) 一5 0 1 表2 轧制试验的力学性能 图20 3 试样光学显微组织图3 们试样光学显微组织 图40 3 试样电镜组织5 0 0 图50 1 试样电镜组织5 0 0 本试验钢的成分为M n N b B 系低碳贝氏体钢，从国内外已有的研究结果看：当钢中碳含量降到 0 0 5 以下时，这种钢在经过高温奥氏体化以及热变形后的冷却过程中，不再发生奥氏体向铁索体与渗碳体 的两相分解。过冷奥氏体将直接变成
5、各种形态的铁素体并留有少量富碳的残余奥氏体，合金元素N b 、1 3 联合 一使钢的再结晶温度提高，便于再结晶区控制轧制，= 使铁索体与珠光体转变右移，抑制贝氏体转变前的铁 素体与珠光体的析出，保证了贝氏体组织状态，T i 的加入主要是其与氮的结合力强，保护B 不完全氮化。在 轧制工艺的参数选取上考虑原始奥氏体晶粒尽量不粗化兼顾合金元素全部溶解的原则，由于这方面已有很 多人做过研究，试验选加热温度为1 2 5 0 ，对于轧制参数的选择，根据他人的研究结果，细化原始奥氏体晶 粒对最终产品的组织和性能都很有利，因此在两段轧制时，再结晶区轧制力争使奥氏体发生动态再结晶一次 细化奥氏体晶粒，再结晶区轧
6、制单道次压下率保证在l O 以上，未再结晶区轧制分3 4 道完成，但道次相 对压下率1 5 ，累积压下率4 0 以上，选取不同的终轧温度，主要研究未再结晶区变形对粒贝的形貌及对 5 0 2 图60 3 试样电镜组织1 0 0 0 x 图80 3 试样电镜组织4 0 0 0 图1 00 3 试样电镜组织8 0 0 0 图70 1 试样电镜组织1 0 0 0 图90 1 试样电镜组织4 0 0 0 用1 1O l 试样电镜组织8 0 0 0 应性能的影响，即终轧温度对成品性能组织的影响。 表8 为试验性能对比，对应的6 组性能检验试样中，拉伸性能差异不大，但是零度冲击功数据比较分散， ( 下转第5
7、 0 6 页) 5 0 3 万能轧机水平辊的圆角从U 1 到U 5 逐渐变大，所以越靠近圆角处轧件的变形量越大，形变热也越大。 ( 3 ) 辐射 由于与空气接触程度的不同，H 型钢上翼缘比下翼缘辐射条件好，也形成了一定程度的温差。 5 结论 从以上分析可看出，H 型钢不同部位的性能并不相同，上翼缘强度比下翼缘高，建议我厂自l _ q 2 性能试样 时，要取H 型钢的下翼缘，这样能更好地保证钢材性能，为钢结构建筑的安全提供保障。 参考文献 1 夏立芳，等金属热处理工艺学北京：机械工业出版社，1 9 9 6 ，2 2 王有铭，等钢材的控制轧制和控制冷却北京：冶金工业出版社，1 9 9 5 ，4 3
8、 王培文，等减少H 3 4 6 * 1 7 4 中冷却渡纹的简要探讨，莱钢科技，2 0 0 3 ，5 ( 上接第5 0 3 页) 相差较大。其中冲击功相差较大的0 3 和0 1 两试样，0 3 试样的冲击功A k v 平均为1 0 4 J ，0 1 试样的冲击功 A k v 平均为2 4 。它们的轧制变形量相似，终轧温度0 3 试样为8 8 0 ，即8 8 0 时试样有一道次相对压下率 1 5 以上的变形，0 1 试样为直接轧制不控制，终轧温度大约为9 5 0 。从组织上分析，其光镜组织分别见图 2 和图3 ，两试样的光学组织均为大量贝氏体铁素体基体上弥散分布的富碳第二相，从光镜形貌上可看出0
9、 3 试样组织比0 l 粗，这与奥氏体未再结晶区变形温度有关，0 1 试样在9 5 0 “ C 以前完成变形，奥氏体晶粒直发生 动态再结晶得到一次细化，由于温度较高，有可能长大粗化，空冷后得到相对粗的贝氏体铁索体组织。经电 镜我们可以看到进一步的富碳第二相的细节，0 3 试样的不同倍率的S E M 组织分别见图4 ，图6 ，图8 和图 l O ，0 1 试样的不同倍率的S E M 组织分别见图5 ，图7 ，图9 和图1 l ，电镜的组织的粗细与光镜观察的结果相 同，图4 、图6 与图5 、图7 比较，0 3 试样的第二相富碳岛分布较均匀，不同取向的岛的具有一定的平行度，原 奥氏体的晶界和晶内均
10、可见小岛。相比之下，0 1 试样的组织不及0 3 试样。另外，0 1 试样的电镜下观察到第 二相组织与0 3 试样的不同，0 1 试样存在部分M A 岛，见图9 、图1 1 ，而0 3 试样的小岛没有发生马氏体转 变，仅仅是残余奥氏体岛，这也有可能是影响其冲击韧性的一个因素；由图6 可见，0 3 试样组织的基体上有 平行的浮凸条痕，经高倍观察。浮凸条痕是由平行的条状铁素体界面构成( 图8 、图1 0 ) 。它的形成未见有人 研究，笔者认为，这与其8 8 0 的变形有关，该温度的变形在奥氏体晶粒内形成了变形带。后续的转变中贝氏 体铁素体在晶内的变形带上形核并长大，但相邻晶粒取向差很小，形成了条状
11、的不构成晶界的铁索体界面， 这有待其他试验研究证实。 以上是对0 1 和0 3 试样组织的观察分析，其工艺上的区别，仅在于变形温度不同，由此看，未再结晶区的 变形对贝氏体铁素体的形貌及第二相小岛的形貌有很大影响，即未再结晶区足够的变形导致贝氏体铁素体 晶粒细化，同时使小岛均匀，从而大大改善了钢的冲击韧性，这与袁2 的试验结果对应。 4 试验结论 1 该成分的试验钢，经试验轧制后空冷条件下能获得低碳贝氏体钢组织。 2 变形工艺对钢的组织性能影响很大，采用未再结晶区低温大压下，能使贝氏体铁素体细化，同时使第 二相富碳岛均匀，表现出优良的强度与韧性综合性能。 参考文献 1 JRY a n g 。C Y H u a n ga n dS C W a n g ，T h ed e v o l o p m e n to fu l t r a l o w c a r b o nb a i n i t i es t e e l s M a t e r i a l s D e s i g nV 0 1 1 3 N o 61 9 9 2 ， 2 翁宇庆等超细晶钢冶金工业出版社2 0 0 3 9 3 解振林，低碳贝氏体钢的韧化及研究的最新进展，金属材料研究，V o l ，2 8 ，N o 1M a r 2 0 0 2 5 0 6
