羅 毅，鮑海燕

（1武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司研究院，湖北 武漢430080；2武漢鋼鐵集團(tuán)鄂城鋼鐵有限責(zé)任公司，湖北 鄂州436002）

800 MPa調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼寬厚板的開發(fā)

羅 毅1，鮑海燕2

（1武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司研究院，湖北 武漢430080；2武漢鋼鐵集團(tuán)鄂城鋼鐵有限責(zé)任公司，湖北 鄂州436002）

介紹了800 MPa調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼寬厚板的開發(fā)情況，采用C-Mn-Cr-Mo及微合金化的成分設(shè)計(jì)，結(jié)合熱軋+調(diào)質(zhì)工藝生產(chǎn)了厚60 mm、寬3 800 mm、成品單重約20 t的鋼板，鋼板質(zhì)量滿足交貨要求，鋼板組織為回火馬氏體和貝氏體，在原奧氏體晶粒內(nèi)部呈不同方向的板條束排列，將原奧氏體晶粒分割成若干區(qū)域，從而保證了鋼板具有高強(qiáng)度和高韌性的匹配。

800 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼；寬厚板；調(diào)質(zhì)；組織

隨著能源、化工、機(jī)械等領(lǐng)域的迅速發(fā)展，高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼市場(chǎng)需求日益增大，而且為了滿足上述行業(yè)中工程結(jié)構(gòu)自重降低，裝載能力提高的發(fā)展趨勢(shì)，抗拉強(qiáng)度在800 MPa的鋼板用量越來(lái)越多。以工程機(jī)械用鋼為例，800 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼在挖掘機(jī)、推土機(jī)、各類起重設(shè)備及煤礦液壓支架等機(jī)械裝備中逐漸得到應(yīng)用，并且鋼板朝著厚規(guī)格和大單重的方向發(fā)展［1］。為了滿足以上需求，結(jié)合現(xiàn)有設(shè)備能力，武鋼成功開發(fā)并生產(chǎn)了800 MPa級(jí)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼寬厚板。本研究分析武鋼生產(chǎn)的厚60 mm、寬3 800 mm、成品單重約20 t鋼板的成分設(shè)計(jì)、淬火和回火工藝，分析該鋼種的組織及性能情況。

1 成分設(shè)計(jì)

800 MPa級(jí)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的成分如表1所示。

表1 800 MPa級(jí)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼成分（質(zhì)量分?jǐn)?shù)）%

C的加入在鋼中一方面起固溶強(qiáng)化作用，另一方面對(duì)于調(diào)質(zhì)鋼，C是用于提高淬透性強(qiáng)化鋼材最經(jīng)濟(jì)的元素，但如果C含量過(guò)高，則將降低鋼的塑韌性，特別是損害鋼的焊接性。因此，將C含量設(shè)計(jì)在0.15%以內(nèi)。

Mn能夠降低γ→α相變溫度，而γ→α相變溫度的降低對(duì)鐵素體晶粒尺寸有細(xì)化作用。另外，Mn還是較強(qiáng)的固溶強(qiáng)化的元素，常被作為低合金高強(qiáng)度鋼中的主要合金元素而被廣泛應(yīng)用，故選Mn作為主要強(qiáng)化元素之一，其含量在1.2%～2.0%。

Cr、Mo的加入通過(guò)固溶強(qiáng)化有利于強(qiáng)度的提高，提高鋼的淬透性，同時(shí)鋼中加入微量的B，Mo-B復(fù)合使鋼的連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變曲線右移，顯著提高鋼的淬透性，故加入適量的Mo、Cr和B。其中Cr+Mo含量不超過(guò)0.80%，使鋼板在淬火時(shí)，在整個(gè)厚度范圍內(nèi)均能淬透。

Nb、V、Ti復(fù)合微合金化處理有利于改善鋼的強(qiáng)韌性，其中Nb在控軋過(guò)程中，通過(guò)抑制再結(jié)晶和阻止晶粒長(zhǎng)大，細(xì)化奧氏體晶粒尺寸；V具有較高的析出強(qiáng)化作用，用來(lái)提高鋼的強(qiáng)度；Ti通過(guò)細(xì)小的Ti（CN）粒子在焊接過(guò)程中能顯著阻止熱影響區(qū)晶粒長(zhǎng)大，從而達(dá)到改善焊接性能。因此，設(shè)計(jì)Nb+V+Ti含量范圍為0.08%～0.15%。

2 工藝流程設(shè)計(jì)

800 MPa級(jí)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼生產(chǎn)工藝流程：鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐冶煉→LF精煉→RH精煉→板坯連鑄機(jī)連鑄→鑄坯加熱→軋制→淬火→回火→檢驗(yàn)→入庫(kù)。

鑄坯加熱過(guò)程中，為了Nb、V、Ti微合金化元素能充分固溶，發(fā)揮析出強(qiáng)化作用，同時(shí)又不至于促使奧氏體晶粒過(guò)分長(zhǎng)大，將加熱溫度設(shè)定在1 200～1 250℃，軋制生產(chǎn)了厚60 mm、寬3 800 mm、成品單重約20 t的鋼板。其軋制和調(diào)質(zhì)的主要生產(chǎn)技術(shù)控制要點(diǎn)如下：

2.1 鋼坯軋制技術(shù)

武鋼寬厚板產(chǎn)線生產(chǎn)800 MPa級(jí)高強(qiáng)鋼板時(shí)，采用兩階段軋制，第一階段軋制溫度1050～1150℃，采用高溫大壓下技術(shù)以促進(jìn)基體充分再結(jié)晶；為了保證得到尺寸合適、大小均勻的晶粒，第二階段軋制溫度在860～950℃之間。軋后進(jìn)入ACC冷卻，在便于矯直的前提下，澆水給以降低鋼板溫度，隨后進(jìn)行矯直，確保鋼板的不平度不高于5 mm/1 000 mm。

2.2 鋼板調(diào)質(zhì)工藝技術(shù)

軋制后的鋼板進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理才能獲得良好的綜合性能。由于鋼中含有較多的Nb、V及Ti等強(qiáng)碳化物形成元素，其奧氏體晶粒粗化溫度較高，可選擇較高的淬火溫度，從而加速M(fèi)n、Cr等合金元素和碳化物重新溶入奧氏體，增大奧氏體中含碳量和合金元素含量，提高過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性，淬火后全厚度鋼板均能夠淬透。基于大生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，確定鋼板的淬火溫度為930℃，冷卻介質(zhì)為水。

回火工藝主要目的是均勻組織、提高鋼板的綜合力學(xué)性能，并且消除淬火過(guò)程中產(chǎn)生的應(yīng)力，根據(jù)如圖1所示的試驗(yàn)結(jié)果，淬火態(tài)試樣在500～600℃回火，隨回火溫度的升高，鋼板強(qiáng)度降低，塑韌性提高；鋼板在550℃回火，有較好的強(qiáng)韌性匹配。因此，對(duì)熱軋后淬火的鋼板進(jìn)行熱處理的回火溫度選擇550℃。

圖1 實(shí)驗(yàn)室調(diào)質(zhì)處理后鋼板性能

3 鋼板的力學(xué)性能和組織

從10塊60 mm厚鋼板的板厚1/4處取橫向拉伸試樣和縱向沖擊試樣測(cè)試力學(xué)性能，鋼板的屈服強(qiáng)度在730～750 MPa，抗拉強(qiáng)度在820～840 MPa，伸長(zhǎng)率均在17%～18%，-20℃沖擊功都高于220 J，同時(shí)還在鋼板的心部取樣進(jìn)行沖擊試驗(yàn)，心部沖擊功約180 J，稍低于板厚1/4處的沖擊功，高于GB/T 16270—2009標(biāo)準(zhǔn)的性能要求。

60 mm厚鋼板板厚1/4處和心部的金相組織如圖2所示，從金相組織來(lái)看，兩個(gè)部位的組織沒(méi)有明顯區(qū)別，均為回火馬氏體和貝氏體組織，只是心部由于淬火時(shí)冷卻稍慢，晶粒稍大于板厚1/4處。原奧氏體晶界明顯，在原奧氏體晶粒內(nèi)部不同方向的板條束交錯(cuò)排列，將原奧氏體晶粒分割成若干區(qū)域，從而保證了鋼板的具有高強(qiáng)度和高韌性的匹配。

圖2 60 mm厚鋼板金相組織

4 結(jié) 論

4.1 按照調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的成分設(shè)計(jì)理念，武鋼開發(fā)了800 MPa級(jí)調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，生產(chǎn)的厚60 mm、寬3 800 mm、成品單重約20 t鋼板板形和性能都滿足生產(chǎn)交貨要求。

4.2 鋼板的組織為回火馬氏體和貝氏體，其不同方向的板條束交錯(cuò)排列，將原奧氏體晶粒分割成若干區(qū)域，從而保證了鋼板具有較好的強(qiáng)韌性匹配。

［1］ 羅毅.800 MPa級(jí)低合金高強(qiáng)鋼板的開發(fā)生產(chǎn)［J］.鋼鐵研究，2013，41（Z2）：63-65.

［2］ 康健，王昭東，王國(guó)棟，等.低成本工程機(jī)械用Q690E級(jí)高強(qiáng)鋼的熱處理工藝與工業(yè)化［J］.鋼鐵 2011，46（6）：86-90.

Development of 800 MPa Grade Quenched and Tempered Wide and Heavy Steel Plate

LUO Yi1，BAO Haiyan2
（1 Research and Development Center of Wuhan Iron and Steel(Group)Company，Wuhan 430080，China;2 Echeng Iron and Steel Co.，Ltd.，Wuhan Iron and Steel Group，Ezhou 436002，China）

TG335.5+1

A

1004-4620（2017）05-0019-02

2017-07-20

羅毅，男，1981年生，2009年畢業(yè)于上海大學(xué)冶金工程專業(yè)，博士?，F(xiàn)為武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司研究院高級(jí)工程師，從事結(jié)構(gòu)鋼產(chǎn)品的開發(fā)研究。

800 MPa grade high-strength steel;wide and heavy plate;quenched and tempered;microstructure