安阳钢盈商贸有限公司

近年来，低碳贝氏体钢因具有良好的综合力学性能，在工程制造行业得到广泛应用。

其典型代表Ｑ５５０Ｄ钢板主要应用于矿山工程机械制造。当前，主要采用调质工艺、ＴＭＣＰ＋回火工艺和ＴＭＣＰ工艺３种工艺生产Ｑ５５０Ｄ钢板。

采用调质工艺，存在生产工序流程长、能耗大、表面质量差、焊接前需预热等问题；

采用ＴＭＣＰ＋回火工艺，尽管生产流程有所缩短，但存在屈强比高的问题；

少部分钢厂实现了ＴＭＣＰ工艺生产的钢板直接交货，但存在钢板强度稳定性差，其性能对工艺过程波动敏感等问题。

因此，研究工艺过程对钢板性能稳定性的影响具有重要意义。

通过对开冷温度、水温和冷速对性能的影响分析，探索出合理的冷却水量分级制度以及冷却温度控制制度，提高了Ｑ５５０Ｄ钢板的性能稳定性，使安钢Ｑ５５０Ｄ钢板的性能合格率处于国内水平。

Ｑ５５０Ｄ钢板的生产工艺：铁水预脱硫→转炉冶炼→ＬＦ精炼→ＲＨ精炼→连铸→铸坯缓冷→加热→轧制→超快冷→矫直→取样、检验→入库。

采用ＳＨＴ５３０５－Ｐ电液伺服试验机对试验材料进行拉伸试验；采用ＺＢＣ２４５２－３金属摆锤冲击试验机进行冲击试验；采用ＤＭＩ３０００Ｍ金相显微镜、场发射电子显微镜∑ＩＧＭＡＨＤ扫描电镜对钢板进行微观组织分析。

开冷温度的影响：

安钢中板轧机到控冷段距离５０余米，该段距离钢板散热量较大，需要避免开冷温度过低造成大量先共析铁素体的生成。当开冷温度偏低时，钢板内铁素体生成量增加，相应的钢板强度出现不合。

因此，通常开冷温度要保证在（Ａｒ３＋１５）℃以上，再配以后序的超快冷控制，获得大量的低碳贝氏体组织。

水温的影响：

受季节变化以及生产钢种的影响，冷却水温容易出现较大波动。

通过对抗拉强度和水温的相关性分析可知，钢板抗拉强度随水温的升高而降低，强度波动超过１００ＭＰａ，造成钢板性能差异变大。其原因是水温升高致使钢板的冷却效率下降，进而影响钢板内贝氏体组织形貌。

实际生产中，Ｑ５５０Ｄ钢板中低碳贝氏体组织对工艺过程，尤其是冷却工艺（开冷温度、水温、超快冷段水量）波动较为敏感。

安钢中板厂通过严格控制开冷温度，对应不同水温设定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ３种由弱到强的冷却模式，以避免水温的波动干扰，合理控制了钢中板条贝氏体和粒状贝氏体组织的比例、Ｍ／Ａ岛的尺寸及分布，终保证了Ｑ５５０Ｄ钢板性能合格率在９５％以上。

已有的研究结果表明，低碳贝氏体组织多为多边形铁素体、针状铁素体、板条贝氏体和粒状贝氏体等的混合组织。

当冷却速率较快时，Ｑ５５０Ｄ钢板相变温度较低，组织以高位错密度的板条贝氏体为，板条间的取向差极小，小角度晶界比例较高，组织均匀，对应的钢板强度也较高。随着冷却速率减小，板条贝氏体组织中的板条宽化，位错密度降低，以扩散为主的粒状贝氏体逐渐增多，不规则尺寸Ｍ／Ａ岛增大。

而细小均匀Ｍ／Ａ岛的存在，不仅提高了钢板的强度，同时并未明显地降低其韧性和塑性。板条贝氏体组织可以显著地提高钢板的强度，而粒状贝氏体组织对钢板韧性和塑性的贡献要大于板条贝氏体。

因此，通过控制冷却制度，调整钢中的板条贝氏体和粒状贝氏体组织所占的比例、Ｍ／Ａ岛的尺寸及分布，可以获得综合力学性能更加优良的钢板。

（１）工业生产过程中，开冷温度主要影响Ｑ５５０Ｄ钢板中先共析铁素体的生成，先共析铁素体生成量过多，会造成钢板强度不合，为保证钢板强度稳定性，需要保证开冷温度控制在（Ａｒ３＋１５）℃以上。

（２）冷却水温容易出现较大波动，从抗拉强度和水温的相关性分析来看，钢板抗拉强度随水温的升高明显降低，会造成钢板性能差异变大。

（３）随着冷却强度的减弱，钢板组织中粒状贝氏体比例逐渐增多，Ｍ／Ａ岛尺寸增大，其中铁素体束取向性减弱。对应钢板的力学性能，随着冷却强度的减弱，钢板强度降低，屈服强度降低较为明显。

安钢利用以上规律，通过严格控制开冷温度，对应不同水温设定不同冷却模式，避免了水温的波动干扰，合理控制了Ｑ５５０Ｄ钢板的组织，有效提高了Ｑ５５０Ｄ钢板的性能合格率。

高强度板Q550C2.868

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