SM570正火型特厚高强度钢板的强化设计和应用.doc

SM570正火型特厚高强度钢板的强化设计和应用Chang Yuefeng Zhao Wenzhong462500 中国河南 舞阳钢铁公司史旭华 翻译这篇论文描述了SM570正火特厚高强钢板的强化设计理念和应用。调节微合金元素Nb和V的含量，加少量的Mo和Ni，成功开发了厚度为100mm和140mm的特厚高强度钢板。关键词 SM570, 高强度钢板正火，强化，应用1. 简介SM570是适用日本标准JIS G 3106标准的典型低合金高强度钢，强度级别在标准中最高。这种钢要求低温时强度和冲击韧性高。我公司SM570的生产从1991年就开始了。随着经济建设的发展，要求钢板的厚度从原来许多情况下的60mm以下增加到100mm和140mm。在这样厚度的钢板生产中，很难同时保证高强度和高韧性。根据已有的生产条件，我公司应用微合金原则，进行化学成分的新设计和调节，成功地开发了厚度100mm和140mm的SM570钢板，取得了良好的效果。2. SM570钢板的主要技术要求2.1力学性能钢板的抗拉和冲击性能应当遵守表1的规定。表1 SM570钢板的力学性能要求2.2供货状态钢板在正火状态交货。根据标准的规定，在需要的时候，钢板也可在正火加回火状态交货。3. 强化设计3.1强化设计的方案在1999年，当我们公司开发厚度大于60mm的SM570钢时，我们曾经使用了三种强化设计方案。优化后，最后，选择了其中一种作为现场控制工艺成分，取得了满意的结果，表2列出了三种方案的强化设计特点。表2 SM570钢强化设计的三个方案三种成分的共同特点是它们都包含微合金成分Nb和V，成分不同，Mo和Ni的组合应用不同。3.2三种不同类型钢板的力学性能表3表示了类化学成分的典型力学性能。表3 类钢板的力学性能类型的化学成分设计是为了完全保证厚度100mm和140mmSM570钢板的性能。从表3可以看出正火加回火后，厚度为100mm和140mm钢板的屈服强度余量中等，抗拉强度大部分在中等限度范围（645MPa）。当轧制成更薄钢板（30mm）时，强度甚至更高，抗拉强度接近标准的上限（720Mpa），钢板-5纵向冲击功大于100J。但是技术工艺有点单调，为了简化工艺，设计了类化学成分。表4列出了类化学成分的典型钢板力学性能表4 类钢板力学性能从表4可以看出这个化学成分钢板的力学性能可满足正火后标准的要求，但是，因为强度的冗余不够，设计了类化学成分。表5表示了类化学成分钢板的典型力学性能。从表5可看出这个化学成分能克服类强化中细微不足的缺点，钢板屈服强度冗余中等，抗拉强度基本在标注的中等限度，总的来说，强度等于类型，冲击韧性稍微超过类型，而且，正火已经足够，附加回火不再必要。同时，这个工艺适用于各种不同厚度，证明钢板结构的均匀化和稳定以及强化设计的性能合理。4. 关于不同化学成分钢板的分析和讨论4.1类成分的钢板表6显示了热轧、正火和正火+回火状态类成分钢板的微观组织和性能比较。表6 不同工作状态下类成分的微观组织和性能从表6可看出热轧和正火状态的抗拉强度高些，而韧性低。通过金相分析的方法发现，在这两个状态下微观组织中有更多的贝氏体，并且在热轧状态下贝氏体最多。如果后面的回火没有完全熔化这种类型的贝氏体，对钢的韧性有不利影响【1】。回火的基本问题是熔化韧性差强度高的贝氏体，取得回火马氏体，回火马氏体有同类结构，细晶粒，高韧性和强度中等。在回火过程中，Mo,V和Nb的碳化物进一步沉淀出来，进行强化【1】。同时，它也进一步消除了内部应力，最后导致屈服强度，屈服/强度比，钢板的强度和韧性匹配良好。从表6也可以看出140mm厚钢板-40纵向冲击功的平均值超过70J，表明取得这个类型成分的钢板拥有足够低的温度韧性，遵守国际上结构钢-40冲击韧性的要求。4.2 类成分钢板表7表示了正火和正火加回火状态类成分钢板的微观组织和性能对比。表7 不同工作状态（厚度62mm）下类成分的结构和性能从表7可看出这类成分在正火状态也存在贝氏体，但没有导致强度和韧性之间不配合，因为没有加Mo和减少贝氏体的量和加Ni，这个原因是可能的，钢的超冷能力增加，这样在更低温度发生奥氏体-贝氏体相变，在一定程度改善了贝氏体结构。由于加Ni，这种类型成分钢板的低温冲击韧性优于型，-50纵向冲击功的平均值对于正火试样来说大于100J。 从表7能看出钢板的全厚度断面收缩率Z的平均值大于35%，符合全厚度性能Z35级GB5315标准的要求，表明提供的S含量足够低（这炉钢的S含量是0.006%）,同样这样高的钢板能具有优良的抗层状撕裂性能。从表7可以看出，回火后，这类成分钢板的屈服强度升高，但没有大的余量，远小于类成分含Mo钢板的值。正火加回火后，总的性能与正火状态下几乎没有差别，表明正火后结构比较稳定，显示了这种成分的优点，我们公司用这种成分控制工艺成分，稳定生产SM570。5. 结论（1） 通过使用Nb和V微合金和加少量Mo或Ni，强化设计保证了正火SM570超厚板的平稳生产。型成分钢板（Nb+V+少量Ni）有最优作用，完全适用于我们公司已有的生产工艺状态。（2） 对正火加回火后型成分（Nb+V+少量Mo）钢板和正火后未回火的型成分钢板，取