影响钢材冷弯性能的因素

影响钢材性能指标的几点探讨

一、冷弯性能

1.板坯连铸工艺对冷弯性能起决定因素。

2.冷弯性能随着S含量的升高而变坏,一般情况下,S＜0.016%安排轧制薄规格板,S≥0.016%轧制厚规格板,以降低冷弯性能对S的敏感性.

3.对冷弯影响大小的排序为:条带状MnS＞链状硅酸盐等夹杂物＞带状组织.球化夹杂物的影响大为降低。

4.轧后冷速过快,恶化冷弯性能。

5. 冷弯试验时,以钢板上表面为弯曲的外弧,冷弯合格率明显提高。

6.钢板表面质量如发纹,皮下气泡,折叠等,会造成冷弯裂纹,但一般情况不会造成冷弯断裂;而钢材内部缺陷如分层,内裂等大多情况下直接造成冷弯断裂。

7.钢板内应力过大恶化冷弯性能,主要为冷却和矫直工艺不合理。

8.混晶组织降低冷弯合格率。

二、韧性

1.一般以冲击试验作为检验韧性的试验手段。每种材料都有其脆性转变温度，在该温度之上，材料处于韧性状态，反之为脆性状态。

2.冲击功很好地反映了材料在该温度下的状态，但其不能作为设计依据，原因：冲击功实际包含三部分，即弹性功、塑性功和撕裂功。只有塑性功和撕裂功占大部分时，才能说说该材料韧性真正好，可见，冲击功值即使相同，差异也很大。因此出现了通过系列冲击试验以确定脆性转变温度和FATT温度（冲击断口塑性和脆性各占50%）的试验标定。低强船板以冲击值20.337J作为材料的临界点。

3.在强化机理中，只有细晶强化降低钢材的脆性转变温度。

4.在成分中，只有Mn和Ni能降低脆性转变温度，而Mn含量＞0.4%才起作用。其它元素如Nb、V、Ti实际是通过细化组织晶粒而起作用。

5.组织细小、均匀，脆性转变温度低，反之则高。

6.魏氏组织和混晶组织，使冲击值降低。

7.S、P恶化韧性，一般板材S含量＜0.008%时可以不考虑起影响，大多厂家控制范围为0.010-0.015%，P含量为＜0.020%。

8.夹杂物恶化韧性，可通过降低O含量和使夹杂物变性来减轻其影响，一般厂家O含量控制范围为＜50ppm为宜.

9.冶炼中采用Al、Si复合脱O 的工艺，钢材的韧性明显提高。

10.终点成分Al的含量一般控制为0.010-0.030%，多了会出现大量Al 的氧化物夹杂，恶化韧性。真正起作用的为酸溶铝含量。

11.H对冲击值的影响忽略，原因：H只有在低速形变时作用才显现出来，可能是与其扩散机理有关。

12.各种元素在钢中以置换原子形式存在时，对韧性影响小，如以间隙置换原子形式存在，影响较大，恶化韧性，这可以从原子直径大小上简单判定。

13.低的终轧温度可以明显提高韧性。

以上是定性地分析，但实际上，很多性能是相互矛盾的，因此生产中，一定要结合现场情况，找出最薄弱点，进行优化工艺，以确保产品质量的提高。

三、几种强化机制对韧性的影响

1）固溶强化：随着合金元素的增加，脆性转变温度上升，只有Mn（大于0.4%）Ni能使转变温度降低。间隙式固溶强化韧性下降明显，而置换式基本上不消弱基体的韧性。C、N都属于间隙式固溶。

2）位错强化：由于位错的合并以及在障碍处的塞积会促进裂纹形核，使得韧性降低。

3）沉淀强化：这种强化方式使脆性转变温度升高，原因是在铁素体内析出的质点阻碍位错运动，使得韧性下降。

4）细晶强化：组织为细小晶粒增加了晶界面积，而晶界是位错运动的障碍，晶界可把塑性变形限定在一定的范围内，使变形均匀化，同时晶界又是裂纹扩展的阻力，因此可提高强度，改善韧性。

可见，细晶强化是改善韧性的唯一强化方式。

四、开轧、终轧温度对韧性的影响

降低开轧、终轧温度可以改善钢材的韧性，主要原因是细化了铁素体晶粒。

五、控制轧制对韧性的影响

一般轧制分三个阶段，即奥氏体再结晶区轧制，奥氏体未再结晶区轧制，两相区轧制。一般控轧都是在奥氏体再结晶和未再结晶区完成，控轧的目的也就是获得细小的奥氏体晶粒，使得最终获得细小的组织。奥氏体再结晶区轧制主要是通过反复再结晶得到细小的奥氏体晶粒，而未再结晶区轧制主要是增加奥氏体晶粒内部的变形带密度，使的组织转变时形核点多，达到细化晶粒的目的。两个阶段相比，第二阶段对韧性的提高作用更大，且压下量越大越明显，因此建议降低精轧机开轧温度和终轧温度，同时适当地提高道次压下量，以改善韧性指标。

六、冷却制度对韧性的影响

在控轧之后进行控冷可以控制相变组织，对低C钢来说，相变全部结束后，冷却速度对组织没有什麽影响，但由于轧后组织为奥氏体，必须进行冷却，使组织转变尽快完成，以达到细化铁素体晶粒，提高韧性

的目的，但要以不出现异常组织为原则。

七、Als作用介绍

1）在炼钢中Al是作为脱O元素而加入的，它不仅能降低钢中的O含量，还有细化晶粒，改善韧性，防止时效的作用。

2） Al与N的亲和力很大，可以起到固N的作用，因而防止时效，另外Als能阻止奥氏体晶粒长大，特别是在800-950℃温度范围内能保证奥氏体有细小的晶粒尺寸，使得最终组织细小，韧性提高。

3） Al如果含量过高，形成的氧化物多，会起到相反的作用，因此一般控制范围为0.010-0.030%。

八、中板生产工艺对延伸的影响

延伸指标的好坏是钢材内在质量的直接反应，也就是说钢材的内在质量是关键，而中板生产中也会对其产生影响，主要体现在以下几个方面;

1）加热质量:如果坯料加热不均、过热、过烧，会使延伸值降低。我厂共有3座加热炉，基本维持在两座炉子同时作业状态，由于高炉煤气热值低，产量任务重（15万/月），主要靠热送，一炼钢坯料（＞550℃），二炼钢坯料（300℃左右），所以加热时间较短，基本没有过热现象更没有过烧现象，这一点从金相组织中可以看到，没有晶界被破坏的现象，加热的问题是有温度不均匀现象，偶有滑道印、黑心等现象。这种现象会使钢板内部产生组织应力和温度应力。

2）冷却速度：速度过快，会使强度升高，延伸降低，如产生严重的过冷组织，也会使其降低，但轻微的过冷组织延伸影响不大。

3）道次压下量增大，可以使延伸指标改善，但是目前中板厂轧制工艺中每一钢种都能保证3-4道次的压下率大于20%，总压缩比几乎在10倍左右，而且前4道次（第一道次除外）压下率都大于20%，第一道次的

压下量应该适当大，但并不是越大越好，主要原因为①：来料厚度有波动，如果第一道次压下量较大容易造成轧制力超限，损坏设备；②：如果坯料温度不均（有水印），不透（黑心钢），第一道次的压下量较大也容易造成轧制力超限；③：坯料形状不规则；此时第一道次压下量，不宜过大。

总之，中板轧制工艺最首要是要保证强度合格和板形良好，在此基础上才能考虑适当改善塑性和韧性指标。如果坯料内在质量合格，此工艺完全能满足钢材强韧性指标要求。

生产科

2008-5-10