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來源: 時間:2018/4/13 11:52:19

 

  工程機械用鋼板因承受砂土、礦石磨損及為了實現結構輕量化,迫切要求提高強度和耐磨性。
  近年,為了將這類鋼板用于寒冷地區而需確保其低溫韌性;為改善其施工性而需降低焊接時的預熱溫度;很多場合還須改善其彎曲加工性。為了滿足這些需求,JFE公司開發了2種耐磨鋼板和1種高強度鋼板。下面惠州鋼結構公司概要介紹這類LE系列鋼板的開發及性能。
  1.開發過程
  工程機械用耐磨鋼板360LE和500LE的厚度分別為6~19mm和19.1~32mm兩大類;其表面硬度分別為361~440和447~556;根據2個鋼種各自不同厚度范圍的Ceq要求,360LE薄的應≤0.40%而厚的應≤0.43%,500LE薄的≤0.55%,而厚的應≤0.58%。
  780MPa級高強度鋼板厚度分為6~19mm和19.1~32mm兩大類;其強度目標均為YS≥685MPa、TS=780~930MPa;Ceq根據不同厚度范圍分別規定為≤0.40%和≤0.43%。
  上述兩種系列鋼板均須確保-40℃低溫沖擊吸收能優良;而且,都將Ceq進行了適當降低,以確保焊接性能。
  進行與耐磨性密切相關的高硬度化研究結果表明,鋼板硬度主要由鋼中含C量(下稱〔C〕)及淬火處理后鋼中M(馬氏體)量決定。因此,為了獲得目標硬度,在成分設計中同時確保〔C〕和完全M量是重要的。
  將〔C〕=0.10%~0.30%的多種鋼板淬火而產生了完全M組織后測定了表面硬度。在確定目標硬度HBW分別≥361和≥477的同時,決定控制最低的〔C〕分別為0.14%和0.26%。
  為了用DI評價鋼的淬透性,惠州鋼結構公司將開發最大目標厚度32mm鋼板能獲得完全M組織作為前提進行了研究。并調查了不同化學成分的鋼獲得完全M組織的臨界冷速。結果表明,在最大目標板厚32mm的冷速下,只有確保DI≥45mm,才能在淬火后獲得完全M組織。并且,在耐磨鋼板內高硬度鋼上,為了防止容易產生的延遲斷裂和淬裂,應盡量減輕其熱處理應變,即適當控制冷卻速度和終冷溫度。
  以Nb、Ti、V為代表的微合金化元素,通過固溶原子的拖曳作用和沉淀物的阻塞作用,促進了A晶粒的細化;而且,其向A中的固溶還有提高鋼淬透性的效果。在進行能獲得這些效果的合金設計時,還研究了如何控制連鑄板坯加熱溫度、控軋與熱處理以細化A晶粒的問題。
  由于使用了上述的A晶粒細化技術,使原來粗大到40~50μm的原始A晶粒細化到約20μm以下。進一步從在-196℃實施夏比沖擊試驗中、人為產生脆性斷裂時的斷面顯微組織觀察可知,較之原來鋼,開發鋼的凹凸不平變小了,這是支配韌性的晶包尺寸變細的結果。因此可以確認晶包尺寸隨原始A晶粒的細化而變小。
  關于原始A晶粒尺寸對-40℃夏比沖擊吸收能(VE-40℃)的影響研究表明,所開發的0.15%C-M鋼因采用了微合金化和TMCP(即控冷控軋)技術,使鋼的原始A晶粒細化到20μm,從而使VE-40℃大幅提高到了175~180J(即使細化到30μm也有90~98J);而原來鋼因原始A晶粒尺寸為30~50μm,故其VE-40℃僅有大約20~45J(僅為開發鋼最高值的大約1/8~1/4、最低值的1/4~1/2)。這表明,只要采取措施將開發鋼的原始A晶粒細化到30μm甚至20μm以下,即可大幅改善低溫韌性。
  2.開發鋼板性能
  為了查明開發鋼板的焊接性能,惠州鋼結構公司分別采用厚度19mm的360LE和20mm的500LE鋼板進行了Y型坡口焊接冷裂試驗。結果表明,無論是在哪種預熱溫度下進行焊接,兩種鋼板都沒有產生表面和內部等焊裂紋,從而顯示了優良的焊接性能。
  360LE與500LE鋼板的布氏硬度與夏比沖擊試驗結果表明,兩種鋼的硬度HBW10/3000分別為361~440和477~556,都與原來鋼相當;然而,兩種開發鋼板的低溫沖擊吸收能V  E-40℃卻分別高達45~70J和45J左右,遠高于原來鋼的20J左右。這表明開發鋼板的硬度高且低溫韌性優良;是世界上最先確保-40℃低溫韌性的產品,可用于寒冷地區;由于提高了耐沖擊損傷性,可實現工程機械部件材料的長壽命化。
  由于惠州鋼結構公司采用了以Nb、V、Ti為主的微合金化技術和超級在線高速冷卻為代表的形變熱處理.控制熱處理技術,使780MPa級高強度鋼板780LE的低溫韌性獲得了極大提高。
  780LE鋼板的TS(抗拉強度)與原來鋼相當,都大約為820~840MPa;其YS(屈服強度)為750~810MPa,略高于原來鋼的750~775MPa。關鍵是780LE鋼板的低溫沖擊性能量化指標VE-40℃=230~270J(均值250J),其特點是波動范圍小,說明性能穩定;而且,在板厚12~32mm范圍內,越厚的鋼板韌性越高。而原來鋼板的VE-40℃僅為60~100J,按均值計算僅為開發鋼板的1/3;且在板厚18~40mm范圍內,其韌性值隨厚度的上升而下降。
  在工程機械用耐磨鋼板和高強度鋼板領域,在世界上首先保證了-40℃低溫韌性的JFE-EH360LE/500LE和JFE-HITEN780LE(LE系列)開發鋼板,除可在寒冷地區使用之外,其耐沖擊性和安全性也優良,且因適度降低了Ceq值而具有優良的焊接施工性。
  標簽:惠州鋼結構

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