A656Gr80

* 6 卷* 5 期 宽厚板
· 试验研究 ·
低合金高 强度钢 56 髓研制
摘要 本文叙述A 656 G r80 钢种杀加适虽台金元索Nb、V 、N 、Mo ．实施控制轧翩和回火工艺·保证
A 65 6G r80 钢板 的机 敞性能 。
关键调 A 65 6G rSO 冶炼 轧制 回 火
— — — — 一 一 f ( j 声 ， 及L蔫／
D e v e lo p m e n t a n d R e se a r c h o f L o w A llo y
H igh S tre n g th A 6 5 6 G r 8 0 P late
W u Jianp en g ， Jiao S h en g li and C ui Q iang
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1 A 6 56G r8 0 钢板 化学成 分及性 能 要求
A 656G r80 钢 板 主 要 适 用 于 制 造 汽 车 大 梁 、
托 架 、吊车 起重 臂 等 ， 厚度 不 大于 20ra m 的 钢 板 ．
其主 要 特 点是 要 求 强度 级 别 高 ．钢的 化 学 成分 和
机械性 能 见表 1
表 J 化学成分殛钢板性能
2 A 65 6G r80 钢 种 化学 成 分 控 制 及 合 金 元 素 的
设计
2． 1 常 规元 素的控 制
C 、 S i、 M n 含 量 提 高 有 利 于 钢 板 的 强 度 故按
中 限 控 制 ， 尽 可 能 降 低杂 质元 素 P 、S 含量 ， 保 证
冶金 质 量
2． 2 控 制 微台金 化元 素 N o ．V 、N 、M o
2 ． 2． 1 微 台金 化元素提 高 钢 的强韧 性机制
1 ) 固溶 强化 所有 溶于 铁索 体中 的 台金 元素
均 能 提 高 其 硬 度 ， 抗 拉 强 度和 屈 服 强 度 ， S i、M n
的 固溶 强 化 作用 较大 ， 其次 是 N i、N b 、V 等 ． 但 在
低合金 高强 度 钢中 ，其 强 化作 用 较小 。
2 ) 析 出强 化 N b 、v 、T i 在钢 中形 成 细 小 碳
氮化 台 物阻 止 晶粒 长 大 ， 抑 制再 结 晶 及 在 未 再
结 晶 区形 变 时 富 集 生核 作 用 ， 同 时 又具有 很 强 的
析 出强 化作 用 ．N bC 、T iC 、v N 是 低碳微 台 金 钢巾
三 种基 本 化合物 ，晶体 结 构相似 ，又 互相溶 解 。
3 ) 晶粒细 化 在 低碳 锰钢 中 ，N b 、V 、T i 等 强
碳 化物 形 成元 素 有 效 地 细 化铁 索 体 晶粒 尺寸 ， 主
要是 下 机制 抑制 奥 氏体再 结 晶的 ： (1 )在 同溶 体
中溶 质 拖 曳 作用 ； (2 )细 小 析出 物 在 7 晶界 的钉 扎
作用 ； 3 ) 在变 形 晶粒 内 的 值错 排 列 作 用 这 些 作
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· 6 · 2000 年 * 5 朝
用的结 果推 迟 奥 氏体 再 结晶 直到奥 氏体 晶粒承 受
更大 的变 形 ，大 大 提高 了 7 再结 晶开 始所 要 求 的
临界 变形 量 ， 以致 一旦 发生 再结 晶将 有较 高 的形
核率 ，得 到 细 小的晶粒 尺 寸
2． 2． 2 各 种微 合金 化元 素 的作 用
A l 铝是 为脱 氧 和 晶 粒调 整而 加入 的 ， 能与
氮结 合 ，消 除氮 的 危 害 ，改善 冲击 功 ， 且可 细 化晶
粒 。 一般 铝 含 量达 0． 02 ～0 ． 04 ， 太高 易 形 成
A 1 O a非 金属 夹杂 物 ，降 低钢 的质 量
N b N b 的 细化 晶 粒和 析 出 强 化 作 用 突 出 ，
一 般 添 加 约 0 ． 0 7 的 N b ， 添 加 0． 0 3 的 N b 就
可 起到 细 化晶 粒 和析 出强 化 的 作 用 ， 加 N b 是 较
为 经 济 有 效 的手 段 ，N b 较 突 出 的 作 用 是 抑 制
高 温形变过 程 中 的再 结 晶 ， 细化晶粒 ， 当 N b 添 加
量 **过 0． 05 时 ，则 不 再 受 碳 含 量影 响 ， 对强 化
作 用达 到饱 合而 不起 作用 。
V 在一 般 低氮 含 量 的情况 下 ，V C 在 7一F e
中 的溶 解 度 比 N bC 要 高 的 多 ， 在 900 C 以下 ，v
‘c ，N ) 可完 全溶 解于 7 ～ Fe 中， 因此 钒 的 主要 作
用是 在 7 ～ 转 变过 程 中 的相 间析 出和 在铁 素 体
中 的析 出 强化 。 v 细 化 晶粒的作 用 不 如 N b ，但 析
出强 化 的作用 却大 于 N b ，因此 在微 合金 化钢 中单
* 以 V 台金化 的情 况少 见 ，复 合添 加 N b 、V 是 特
别 有 效 的。 V 的控 制 范围通常 0 ． 02 ～0． 12 之 间
N ： 在氮 含 量 (o． o2 ) 高 的情 况 下 ，v N 在 奥
化体和 铁素 体 中的溶 解度 比 V C 几 乎 低两 个数量
级 ， 事 实 上 V N 在 奥 氏体 中 的 溶 解 度 和 N bC 相
当 ， 象 N b (c 、N ) 一 样 ， 在控 轧过 程 中由应 变 诱导
的 v N 析 出机制 抑 制 7 再 结 晶并 阻止 晶 粒 长大 ，
从 而起到 细 化铁 素体 晶粒 作 用 。
综 合 A l、 N b 、 V 、 N 的 作 用 ， 以 及 N b ， V 和
v N 的综 合作 用 ， 在钢 中加 入 N b 、V 和 N 低 合金
化 元素 ， 其 控 制 的 合 理 范 围 为 A lO． 0 2 ～
0 ． 0 4 、 N b 0 ． 0 3 ～ 0 ． 0 7 、 V 、 0 ． 0 8 ～
0 ． 12 、N O． Ol2 ～ 0 ． 020 ， 另外 可 考 虑 添 加
T i 和 N i，但 T i 不 利于 连 铸 生 产 ，N i 钢 在加 热 过
程 中易产生 氧化 铁 皮且不 易去 除 。一般情 况下 ．在 ．
严 格 控 制 加热 和 轧 制 工 艺 的控 轧 条 件 下 ． 含 N b
钢 的 o 在 400 ～ 4 50M P a 之 间 ， 含 v 钢 的 o 在
4 50 ～ 500M P a 之 间 ， N b 、 V 钢 在 500 ～ 550M P a ’
之 间 。 在上 述情 况 下 ，有 可能 o 达 不到 技术 条 件
要 求 ， 因此考虑 添 加 台金元素 M o ，M o、N b 钢的
可达 到 550~ 600M P a 之间 ，但 必 须有 控轧 和快速
冷 却 的措 施才 能实 现 ， 加 M o 后 易形 成 贝 氏体 ，则
对 钢 的性 能强度 和 韧性 不利 。还 不 利 于焊接 ，必须
经 回 火处理 改善 钢板 的性 能 。 因 此 在成 分设计 上 ．
考 虑 控 轧 、热 处 理 两 种 方 法 达 到性 能 要 求 ， 添 加
M o 元 素含量 在 0． 15 ～0． 3 之 间 比较合 理 。
因 此 在 成 分设 计 上 C 、 S i、 M n 含量 按 上限 控
制 ，添 加微 合金 化 元素 N b 、V 、N 、M o 及 A l 等 ，在
工 艺 上 ， 力求 在 热 轧状 态 通过 控 轧工 艺达 到性 能
要 求 ，在 不能 满足 时 ，则 回火处 理 。保证 性能 ，综
上 所 迷 ，A 656G r80 钢 的 内 控 化 学 成 分 要 求 见 表
2
表 2 A 656 G rS 0 钢 的 内 控 化 学 成 分
3 钢 板化学 成 分分析 和性 能检 验结果 A 6 56G r80 钢 经 电弧炉冶 炼的成 分见表 3 。
3． 1 钢 板化 学 成分分 析结 果
表 3 A 656G r80 铜的化学 成分
护 号 批号 C Si M n P S A I
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— — — — — — — ， — 一 ～
熔炼分析 004252N 0． 17 0 31 1． 5 1 0 们 J 0． 00 5 0 0 35
成 品分析 004252N 003537 0 18 0． 35 1． 55 0 o15 0．I)0 6
成品分 析 00 1252N 00 3537 0 17 0． 35 1 55 0 013 0 ． 00 7
N b
0 ． 0 3 I
V
0 0 9 5
0 0 9 l
N M O
0 ． 18 1) ? 3
0 ． 0 l 7 U 2 3
A 656G r8 0 钢 熔 炼 成分 及 成 品 分析 均 符 合 内
拄 化学 成分 的要 求 ， 且满足 标准允 许偏差的要 求 ，
控制 较 为理 想
3． 2 热 轧状 态 锕扳性 能俭验 结果 (见 表 4)
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宽厚板 ·7 ·
表 4 热轧板 的机械性能
热 轧性 能 检验 ．抗 拉 强 度 吼， 均 合 铬 ． 但没
有屈 服现 象 ，对 其 中 00 353 7 批 的 分 别 作 了 板
拉 力和 园拉 力试验 ， 达 不到 标准要 求 ．分 析其 金
相组 织 为 F + P + B + M ． 钢 中 的 贝 氏体 组 织 B
和少 量 的 马 氏体组 织 M ， 造 成 无屈 服 现 象 及
偏 低 ．晶粒 度分析 为 9． 5 级 ，在热 轧状 态下未 能达
到 预期 结果 需进 行 回 火 热处理
3． 3 试 样 回 火试验 性 能及 组织 俭验 结 果 (表 5 )
表 5 试 样 回 火 后 的性 能和 组 织
回 火 试 验 过 程 是 5 50 ± 10 C 保 温 3． 5 分／
l~ n3．， 回 火 温 度 偏 低 ， 回 火 不 充分 ， 四 而 仍 无屈 服
现象 适 当提 高 回 火温 度后 再 回 火 ，结果 得 到 回 火
贝 氏体组 织 ，性能 合格 。
3． 4 生 产检验 结果
A 656G r8 0 钢 板 回 火 在 常 化 炉 进 行 ， 根 据 试
样 试验 结 果 ；采 用 合 理 的回 火工 艺 ． 生产检 验 结果
如 表 6 。 钢板性 能检验 结 果全部 台 格 ．且有 较大 的
富 余蜷 。
表 6 A 656G r80 铜板 的机 械性 能
3． 5 有关 问 题 的探讨 和分 析
在本 次 试 制 巾 取得 r 良好的 效 果 ． 钢 板性 能
青较 大的 富余 量 ．但 仍需 进行 如 下研究 工作 ：
】)化学 成分 优 化 ，锕 扳 J生能 靛验 结果 偏高 ，富
余 量较 大 ，可 适 当降 低合金 元素 含攮 ．或去 掉 某
台金元 素 ．以 碱化工 艺 ．降低 生产 成本
2 )优 化 化学 成分 及 加热 轧制 工 艺 ． 以达到 在
热 轧状 态下 能满 足性能 要求
3 ) 对 钢板 回 火 工 艺和 性 能、 组 织 需做 进 一 步
试验 ， 以达到 强度要 求 ，同时 也能 满足 塑性 和 韧性
要求 ．使 强韧性 达到 良好匹配 。
5 结论
5 ． 1 在 成分 设 计 和 控制 上 ， 添 加 N b 、v 、 N 微 合
金 化元 素及 M o 元索 ． 经 回 火处理 ．能 满足 钢板 的
性 能 要 求 ． 且 有 较 大 的 富 余 擐 ． 回 火 温 度 范 围较
宽 ．同火 稳 定’胜好 。 在 生产 上 ．通 过合 理的 化学 成
分 设计 和 同 火 处理 ，进 而 代替 调 质 处理 生 产 低 合
金高强 度 钢扳 。
． 2 在 化学 成 分 设 计 方 面 ． 古¨N b 、V 、N 、M 0 等
合金 元 素而 不加 入 c r、N ， 等台 金 元 素 ． 羁有 下
优 点 ：
1 )不 添订¨N 元 素 ． 在 加热 时 不 易 产 生 铁皮 ．
铁 皮易 去 除 ．减 少 修睹悬
2 )不添 订¨c r 元素 ，钢 锭 、钢坯 、锕 艇不 翳产生
裂纹 ，可防 lf： 回 火脆性
3) 不添 加 微合 金 化元 素 T ．有 可 能实 现连 铸
生 产 ．缩 短工艺 流 程 ．提 高成 材率 ． 降低生 产成 本
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