国家标准中规定,分为8个牌号,Q345、Q390、Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690;由于质量不同分为A、B、C、D、E等级[6]。
1.3.2低合金高强度钢中各元素作用
目前,新型的低合金高强度钢以低碳(≤0.1%)和低硫(≤0.015%)为主要特征。常用的合金元素按其在钢的强化机制中的作用可分为:固溶强化元素(Mn、Si、Al、Cr、Ni、Mo、Cu等);细化晶粒元素(Al、Nb、V、Ti、N等);沉淀硬化元素(Nb、V、Ti等)以及相变强化元素(Mn、Si、Mo等)(见金属的强化)。
C ;在钢中形成珠光体或弥散析出的合金碳化物,使钢得到强化。在微合金钢中为形成一定量的碳-氮化物,碳的含量只需要0.01~0.02%;所以降碳是这类钢发展的必然趋势,从而可大大改善钢的韧性和焊接性能。
Mn;高的Mn/C比对提高钢的屈服强度和冲击韧性有好处。锰能降低γ→α 转变温度;有利于针状铁素体的形核;在加热过程中可增大碳-氮化物形成元素在γ-Fe中的溶解度,从而增加了铁素体中碳化物的弥散析出量。此外,由于高锰导致钢的应力/应变特性的变化,可以抵销鲍欣格效应的强度损失[6]。
Si ;多数低合金高强度钢不用硅合金化,但在热轧铁素体-马氏体多相钢中,硅是不可缺少的添加元素。
Mo ;含钼钢(~0.15%Mo)有较高的强度,比传统的铁素体-珠光体钢又有较高的韧性。钼对钢在冷却过程中珠光体转变有抑制作用。在针状铁素体钢和超低碳贝氏体钢中的含钼量一般在0.2~0.4%。
Nb、V、Ti ;在低碳的锰钢或低碳的锰-钼钢中添加0.05~0.15% Nb(或V、Ti),有明显的晶粒细化和沉淀硬化作用。钛在钢中形成硫化物,改善冲击吸收功的各向异性和冷成型性。
稀土元素(RE) ;微量(0.001%左右)稀土金属,不影响钢的强度。其主要作用是脱硫,它又是最有效的硫化物形态控制元素,减小韧性的各向异性,防止钢的层状撕裂。
其他元素Ni、Cr、Cu等,在微合金钢中固溶硬化并不十分有效,在非调质钢中一般控制在较低的含量范围[7]。
1.3.3低合金高强度钢分类
低合金高强度钢按其主要性能和用途,可分为高强度用钢、低温用钢和耐蚀用钢三类:
高强度用钢;这类钢除高强度外还兼有优良的低温韧性,其主要特点和用途见表。这类钢的产量在中国占低合金高强度钢产量的80%以上,其中屈服强度35~40kgf/mm平方级的钢种占大多数,应用最为广泛的是16Mn钢。
低温用钢;它们属于铁素体型低温用钢。通过提高钢的纯净度和降低钢中磷、硫含量得到较低的韧性-脆性转变温度。这类钢主要有09Mn2V(-70℃)、06MnNb(-90℃)、3.5%Ni(-100℃)和06AlNbCuN(-120℃),用于制作低温设备的零部件。
耐蚀用钢;这类钢对大气、海水、硫化氢等环境有一定程度的抗蚀能力,如10MnPNbRE钢耐海洋大气和海水腐蚀,用于船舶、板桩、井架;12MoAlV钢适于制造炼油厂高温硫化氢设备;10MoWVNb钢在用于400℃氢、氮、氨高压管方面效果较好[7]。
1.3.4低合金高强度宽厚板钢生产工艺
低合金高强度钢可在平炉、转炉或电炉冶炼。中国在1979年以后已用氧气顶吹转炉-钢包吹氩-连铸板坯-热连轧,或电炉-钢包喷粉-厚板轧机的工艺流程生产Nb、V、Ti低合金高强度钢。钢材一般在热轧后使用,为得到均匀的组织和稳定的性能,通常采用高温回火、正火、调质等传统的金属热处理方法。屈服强度大于60kgf/mm平方的非调质厚板也可采用轧后控制冷却的方法来生产。
一种普通钢厂的生产高强钢的工艺路线:连铸机供给板坯,经二次切割精整后,连续加热炉加热,出炉板坯高压水除鳞后,进4辊5 000 mm可逆轧机轧制,根据要求进行ACC/DQ冷却后热矫直。厚度>50 mm钢板进3号冷床冷却,厚板处理区堆冷至室温,经翻板检查、火焰切割、标志后吊至指定区域堆放、发货;≤50 mm钢板进入2号冷床(若需可下线)冷却,经检查、切头、切尾、分段、切边/剖分、定尺、标志、堆存、发货。需冷矫钢板送冷矫直机矫直后至成品跨堆存、发货。
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