文章介紹了本鋼薄板坯連鑄連軋700 MPa級(jí)冷成形用高強(qiáng)鋼的成分設(shè)計(jì)及熱軋工藝設(shè)計(jì)、組織控制及力學(xué)性能檢驗(yàn)等。通過合理的成分及軋制工藝設(shè)計(jì)，得到理想的組織形態(tài)，保證其高強(qiáng)度的同時(shí)又兼具良好的低溫沖擊韌性及冷成形性能和焊接性能，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于改裝車底梁、起重機(jī)吊臂等工程機(jī)械領(lǐng)域。

使用高強(qiáng)度鋼可以有效減輕整車的自重，獲得更強(qiáng)的承載能力，符合國(guó)家倡導(dǎo)發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)、節(jié)能減排”的時(shí)代潮流。GB1589—2016以及一系列相關(guān)政策的出臺(tái)實(shí)質(zhì)是物流業(yè)的供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，而行業(yè)應(yīng)對(duì)的實(shí)質(zhì)是科學(xué)地提高運(yùn)輸效率進(jìn)而促進(jìn)節(jié)能減排。使用高強(qiáng)度鋼板能有效提高安全性能，同時(shí)與鎂鋁合金、工程塑料、碳纖維復(fù)合材料等相比，高強(qiáng)度鋼成本低、采購(gòu)容易、性價(jià)比高，后期使用維修方便，因此有必要進(jìn)行高強(qiáng)鋼的產(chǎn)品開發(fā)，來滿足行業(yè)的迫切需求。

本鋼利用低碳、高錳，適量添加鈮、釩、鈦等微合金元素的成分體系，通過控軋、控冷手段得到所需的組織結(jié)構(gòu)來保證力學(xué)性能，并根據(jù)薄板坯連鑄連軋機(jī)組特點(diǎn)有針對(duì)性的進(jìn)行工業(yè)設(shè)計(jì)，成功開發(fā)了700 MPa級(jí)的高強(qiáng)度鋼板，此鋼種縱向屈服強(qiáng)度達(dá)700 MPa級(jí)別，同時(shí)又具有良好的低溫韌性、冷彎性能、焊接性能，可廣泛應(yīng)用于改裝車底梁、起重機(jī)吊臂等工程機(jī)械領(lǐng)域。

工藝流程

本鋼薄板坯連鑄連軋機(jī)組于2005年投產(chǎn)。由意大利達(dá)涅利公司分包連鑄機(jī)，其鑄機(jī)形式為直弧型，最大拉速6 m/min；美國(guó)布里克蒙公司分包加熱爐，最高出爐溫度1150℃。日本三菱日立公司分包連軋機(jī)，其采用多項(xiàng)先進(jìn)的技術(shù)，軋制厚度規(guī)格0.8~12.7 mm，能實(shí)現(xiàn)半無頭軋制，卷取溫度范圍為450~750℃，能滿足生產(chǎn)大部分熱軋產(chǎn)品的工藝需求。圖1是本鋼薄板坯連鑄連軋工藝流程圖。

技術(shù)要求

本鋼BGS700MC鋼板力學(xué)性能指標(biāo)要求較為嚴(yán)格，要求縱向屈服強(qiáng)度≥700MPa，延伸率要求較高，同時(shí)要求–20℃下的良好低溫沖擊韌性，并且要考慮保證用戶使用的焊接性能和抗疲勞性能，其具體化學(xué)成分、力學(xué)和工藝性能要求見表1和表2。

合金成分設(shè)計(jì)

屈服強(qiáng)度700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼在成分設(shè)計(jì)上充分考慮了薄板坯連鑄連軋的設(shè)備能力及成本因素，由于本鋼薄板坯連鑄連軋加熱爐出爐溫度為1100℃左右，相比傳統(tǒng)加熱爐爐溫較低，合金的溶解和析出不充分，對(duì)其強(qiáng)度會(huì)造成一定影響；同時(shí)考慮考合金成本因素，因此本鋼700 MPa高強(qiáng)鋼采用高Ti的成分設(shè)計(jì)，少量添加Nb和Mo元素，由于Ti價(jià)格低廉，因此較大幅度的降低了合金成本。采用低碳的成分設(shè)計(jì)，保證鋼板具有良好的成形性、低溫沖擊韌性及焊接性能。錳元素不僅能提高強(qiáng)度，還可以提高奧氏體的穩(wěn)定性，抑制奧氏體向鐵素體和珠光體轉(zhuǎn)變，同時(shí)還可降低析出碳化物的尺寸，促進(jìn)沉淀強(qiáng)化效應(yīng)。鉬元素能抑制先共析鐵素體的析出，促進(jìn)針狀鐵素體形成，為后續(xù)TiC的析出提供更多的形核點(diǎn)，使其析出更加細(xì)小彌散，強(qiáng)化效果更好。鈮元素起細(xì)化晶粒作用，在有效提高強(qiáng)度基礎(chǔ)上不損失韌性，同時(shí)含Nb鋼通卷力學(xué)性能穩(wěn)定，是良好的強(qiáng)化元素。鈦元素不但可細(xì)化奧氏體晶粒，通過TiC的析出還可大幅度的提高強(qiáng)度，Ti因?yàn)樵趭W氏體中溶解度高，對(duì)沉淀強(qiáng)化有利，但因其化學(xué)活性太大，加入鋼中的Ti極易與N、S結(jié)合，剩余部分對(duì)形成TiC沉淀，提升性能有效，這部分Ti被稱為“有效Ti”，鋼中的有效Ti含量主要取決于Ti、S、N含量，S和N含量越低，有效Ti的含量越高，強(qiáng)化效果越明顯，因此，為保證材料力學(xué)性能穩(wěn)定，除了保證穩(wěn)定的C、Ti含量外，穩(wěn)定控制N和S含量是非常重要的[1]。釩元素含量要求0.035%以上，由于釩具有較高的溶解能力，其發(fā)揮作用所需要的板坯加熱溫度相對(duì)較低，通過加釩來進(jìn)一步增強(qiáng)析出強(qiáng)化作用。

實(shí)際成分及軋制工藝
成分設(shè)計(jì)
根據(jù)各合金元素的作用機(jī)理，結(jié)合生產(chǎn)線工藝特點(diǎn)700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼的實(shí)際成分控制見表3。

軋制工藝

控制軋制與控制冷卻工藝要點(diǎn)：(1)提高入爐溫度，以提高加熱溫度和出爐溫度，使添加合金元素充分溶解，控制出爐溫度為1050~1120℃(2)軋制過程采用合理的控軋工藝，避開奧氏體部分再結(jié)晶區(qū)軋制[2]，軋制時(shí)通過投入中間冷卻裝置控制進(jìn)精軋的溫度，其進(jìn)精軋溫度控制在980℃以下。(3)增加精軋壓縮比以達(dá)到充分細(xì)化晶粒的目的，生產(chǎn)中采用厚度較厚的85 mm連鑄坯，并合理分配道次變形量，以便保證精軋階段未再結(jié)晶區(qū)軋制的累積變形量[3]。(4)采用合理的冷卻制度，以獲得理想的組織和第二相的析出，其卷取溫度設(shè)定為580~620℃。

產(chǎn)品力學(xué)性能檢驗(yàn)

拉伸及冷彎性能檢驗(yàn)

進(jìn)行拉伸性能和沖擊性能的檢驗(yàn)。結(jié)果表明：屈服強(qiáng)度≥720 MPa，抗拉強(qiáng)度≥770 MPa，同時(shí)–20℃低溫沖擊韌性良好，各項(xiàng)性能均符合標(biāo)準(zhǔn)要求，具體檢驗(yàn)結(jié)果見表4。

d=0的冷彎實(shí)驗(yàn)結(jié)果

對(duì)BGS700MC鋼板進(jìn)行了180°的寬冷彎實(shí)驗(yàn)(d=0，b=50 mm，的橫向彎曲實(shí)驗(yàn))，結(jié)果全部合格，見圖2，表明其冷彎性能同樣優(yōu)異。

產(chǎn)品金相組織和夾雜檢驗(yàn)

圖3為BGS700MC金相組織，BGS700MC典型的金相組織為貝氏體+鐵素體+少量的M-A組元，其組織細(xì)小均勻，各相比例控制良好。表5為金相檢驗(yàn)結(jié)果，除B類夾雜為1.0級(jí)，其他均為0級(jí)，表明冶煉、軋制工藝設(shè)計(jì)合理，能夠滿足700 MPa級(jí)鋼板的性能求。

結(jié)束語

本鋼利用薄板坯連鑄連軋機(jī)組特點(diǎn)，通過創(chuàng)新性、低成本的成分設(shè)計(jì)方案，以及合理的控軋空冷手段，開發(fā)出了縱向屈服強(qiáng)度≥700 MPa級(jí)的高強(qiáng)鋼板。結(jié)合薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線特點(diǎn)試制的700 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼產(chǎn)品，其組織為貝氏體+鐵素體+少量M-A組元，其強(qiáng)化機(jī)制為細(xì)晶強(qiáng)化和析出強(qiáng)化，在保證強(qiáng)度的基礎(chǔ)上，其沖擊韌性得到保證，同時(shí)能保證良好的焊接性能。

BGS700MC鋼板除強(qiáng)度大幅度提高外，兼具有良好的冷成形性能、低溫沖擊韌性，合理的成分設(shè)計(jì)保證了其優(yōu)良的焊接性能，可廣泛應(yīng)用于改裝車底梁、起重機(jī)吊臂等工程機(jī)械領(lǐng)域。

文章來源——金屬世界