Q390BCD低合金高强度结构钢板
控轧控冷对钢板质量的影响
总第２８３期２０１９年第７期ＨＥＢＥＩＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＴｏｔａｌＮｏ.２８３２０１９ꎬＮｕｍｂｅｒ７控轧控冷对钢板质量的影响王丽云ꎬ王㊀俊ꎬ王丽霞ꎬ侯㊀蕾ꎬ张振兴ꎬ赵文革(河钢集团唐钢公司中厚板材有限公司ꎬ河北唐山０６３０００)摘要:针对微合金化的低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂ的性能特点ꎬ设计了４种控轧控冷方案ꎬ研究了第二相析出的时机和形态ꎬ以及对钢板表面质量的影响ꎮ结果表明:采用ＣＲ＋ＡＣＣ轧制工艺ꎬ二次开轧温度ɤ８６０ħꎬ终轧温度７８０~８３０ħꎬ终冷温度６１０~６５０ħꎬ并开启后段强冷模式ꎬ生产的板材综合力学性能最佳ꎮ同时认为Ｐ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其夹杂物是造成钢板表面裂纹的首要原因ꎬ通过控制出钢温度㊁保护浇注等措施ꎬ钢板表面裂纹率由０.３１％降至０.１７％ꎮ关键词:微合金钢ꎻ控轧ꎻ控冷ꎻ夹杂物ꎻ表面裂纹中图分类号:ＴＧ１４２.１㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:Ａ文章编号:１００６－５００８(２０１９)０７－００４５－０５ｄｏｉ:１０.１３６３０/ｊ.ｃｎｋｉ.１３－１１７２.２０１９.０７１２ＩＮＦＬＵＥＮＣＥＯＦＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＲＯＬＬＩＮＧＡＮＤＣＯＮＴＲＯＬＬＥＤＣＯＯＬＩＮＧＯＮＳＴＥＥＬＰＬＡＴＥＱＵＡＬＩＴＹＷａｎｇＬｉｙｕｎꎬＷａｎｇＪｕｎꎬＷａｎｇＬｉｘｉａꎬＨｏｕＬｅｉꎬＺｈａｎｇＺｈｅｎｘｉｎｇꎬＺｈａｏＷｅｎｇｅ(ＨｅａｖｙＰａｔｅＣｏ.ꎬＬｔｄ.ｏｆＨＢＩＳＧｒｏｕｐＴａｎｇｓｔｅｅｌＣｏｍｐａｎｙꎬＴａｎｇｓｈａｎꎬＨｅｂｅｉꎬ０６３０００)Ａｂｓｔｒａｃｔ:ＡｃｃｏｒｄｉｎｇｔｏｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｌｏｗａｌｌｏｙｈｉｇｈｓｔｒｅｎｇｔｈｓｔｒｕｃｔｕｒａｌｓｔｅｅｌＱ３９０Ｂꎬｆｏｕｒｓｃｈｅｍｅｓｏｆｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｗｅｒｅｄｅｓｉｇｎｅｄ.Ｔｈｅｔｉｍｉｎｇａｎｄｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｐｈａｓｅｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎａｎｄｉｔｓｅｆｆｅｃｔｏｎｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｑｕａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｗｅｒｅｓｔｕｄｉｅｄ.ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｅｓｈｅｅｔａｒｅｔｈｅｂｅｓｔｂｙａｄｏｐｔｉｎｇＣＲ＋ＡＣＣｒｏｌｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓꎬｃｏｎｔｒｏｌ￣ｌｉｎｇｓｔａｒｔｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｅｃｏｎｄｒｏｌｌｉｎｇɤ８６０ħꎬｆｉｎｉｓｈｉｎｇｒｏｌｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ７８０~８３０ħꎬａｎｄｆｉｎ￣ｉｓｈｉｎｇｃｏｏｌｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ６１０~６５０ħꎬａｎｄｏｐｅｎｉｎｇｔｈｅｓｔｒｏｎｇｃｏｏｌｉｎｇｍｏｄｅｉｎｂａｃｋｓｅｃｔｉｏｎ.ＡｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅꎬｉｔｉｓｃｏｎｓｉｄｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｅｎｒｉｃｈｍｅｎｔｏｆｉｍｐｕｒｉｔｙｅｌｅｍｅｎｔｓｓｕｃｈａｓＰꎬＳꎬＯａｎｄｔｈｅｉｒｉｎｃｌｕｓｉｏｎｓａｒｅｔｈｅｐｒｉｍａｒｙｃａｕｓｅｏｆｐｌａｔｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ.Ｂｙｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｔａｐｐｉｎｇｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｐｏｕｒｉｎｇꎬｔｈｅｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｒａｔｅｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅｄｅｃｒｅａｓｅｓｆｒｏｍ０.３１％ｔｏ０.１７％.ＫｅｙＷｏｒｄｓ:ｍｉｃｒｏ－ａｌｌｏｙｅｄｓｔｅｅｌꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇꎻｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｃｏｏｌｉｎｇꎻｉｎｃｌｕｓｉｏｎꎻｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋ收稿日期:２０１８－１２－２８作者简介:王丽云(１９８２－)ꎬ女ꎬ工程师ꎬ２００７年毕业于河北理工大学金属材料工程专业ꎬ现在河钢集团唐钢中厚板材有限公司从事技术质量方面的工作ꎬＥ－ｍａｉｌ:２６３０７０１７７＠ｑｑ.ｃｏｍ０㊀引言㊀㊀Ｎｂ㊁Ｔｉ是现代钢铁产品生产中被广泛应用的微合金元素ꎬ结合ＴＭＣＰ工艺可大幅提高产品的强度㊁冲击韧性及焊接性能ꎮ微合金化主要是通过细化奥氏体及最终组织的晶粒ꎬ并形成弥散分布的析出相颗粒来达到强化目的ꎮＴＭＣＰ作为一种降低合金消耗㊁降低成本的有效手段ꎬ该技术在热轧带钢㊁中厚板㊁棒线材及Ｈ型钢工业生产中得到了广泛的应用[１]ꎮ㊀㊀本文通过研究微合金化低合金高强度钢在控轧控冷过程中第二相的析出行为及其相互关系ꎬ制定最终生产工艺ꎬ保证钢板表面质量及物理性能ꎮ１㊀试验材料及方案１.１㊀试验材料㊀㊀试验钢种为低合金高强度结构钢Ｑ３９０Ｂꎬ化学成分见表１ꎮ５４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ表１㊀Ｑ３９０Ｂ钢的化学成分ｗｔ％Ｔａｂ.１㊀ＣｈｅｍｉｃａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｏｆＱ３９０Ｂｓｔｅｅｌｗｔ％元素ＣＳｉＭｎＰＳＮｂＴｉ含量０.１４~０.１８０.１２~０.２５１.４５~１.５５<０.０２０<０.０１００.０２５~０.０４００.０１０~０.０２５㊀㊀按照表１中的成分进行冶炼ꎬ采用步进式加热炉四段加热ꎬ均热段温度１２２０~１２６０ħꎬ双机架轧制ꎬ成品厚度７０ｍｍꎮ对比控轧控冷工艺对钢板性能及表面质量的影响ꎮ１.２㊀控轧控冷工艺的选择㊀㊀控制轧制的核心在于细化奥氏体和最终组织的晶粒ꎮ根据Ｑ３９０Ｂ钢种的性能特点ꎬ粗轧阶段选用奥氏体再结晶型轧制工艺ꎬ精轧阶段采用奥氏体未再结晶型控轧工艺[２]ꎮ㊀㊀粗轧阶段在自发的再结晶区域轧制ꎬ是变形与再结晶同时进行的阶段ꎮ利用粗轧机轧制力大的有利条件ꎬ在高温区采取尽可能大的道次压下量ꎬ提高道次变形量ꎬ以增加奥氏体再结晶数量ꎬ细化晶粒ꎮ㊀㊀精轧阶段在奥氏体未再结晶的区域轧制ꎬ此阶段采用大的道次变形量ꎬ达到细化铁素体晶粒和珠光体球团尺寸的目的ꎬ总变形率大于等于３５％~６０％ꎮ㊀㊀轧后控制材料的冷却速度可以细化相变前的奥氏体组织ꎬ阻止或延迟碳化物在冷却过程中过早析出ꎬ使其在铁素体中弥散析出ꎬ提高强度ꎮ同时减小珠光体团的尺寸ꎬ细化珠光体片层间距ꎬ改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能[３]ꎮ为了方便对比ꎬ制定了４种控轧控冷方案ꎬ如表２所示ꎮ表２㊀控轧控冷方案Ｔａｂ.２㊀Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｒｏｌｌｉｎｇａｎｄｃｏｏｌｉｎｇｓｃｈｅｍｅ方案轧制工艺二次开轧温度/ħ终轧温度/ħ终冷温度/ħ水组数ＡＣＣ冷却方式１号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００７８０~８３０－０空冷２号ＣＲ＋ＡＣＣɤ９００８００~８４０６４０~６８０８~１２前段３号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４中段４号ＣＲ＋ＡＣＣɤ８６０７８０~８３０６１０~６５０１０~１４后段(强冷区域)２㊀物理性能及组织分析２.１㊀相变机理㊀㊀随着冷速的增加ꎬ变形条件下的先共析铁素体含量逐渐减少ꎬ形状为沿奥氏体晶界析出的仿晶型细条状ꎮ冷却速度越大ꎬ铁素体晶粒越细小ꎬ数量也越少ꎮ这是由于冷速的提高ꎬ奥氏体中的缺陷相应增加ꎬ使贝氏体铁素体形核区相应增加ꎬ致使组织细化ꎮ形变促进了连续冷却时的铁素体相变ꎬ使相变开始和结束温度均提高ꎬ铁素体转变曲线向左上方移动ꎮ提高冷速抑制了长程扩散ꎬ降低了界面迁移和组织长大速率ꎮ同时ꎬ在较高的冷速下ꎬ先共析铁素体(包括多边形铁素体㊁针状铁素体等)和贝氏体组织的长大过程受到抑制ꎬ使得最终显微组织变得更细小均匀[４]ꎮ㊀㊀由于钢中含有Ｎｂ㊁Ｔｉ等微合金元素ꎬ使过冷奥氏体的稳定性提高ꎬＮｂ㊁Ｔｉ均为强碳化物形成元素ꎬＴｉ形成不易固溶的ＴｉＮꎬＮｂ形成Ｎｂ(ＣꎬＮ)ꎬ在连续冷却相变中增加了贝氏体铁素体的形核点ꎬ扩大贝氏体相变区ꎮ而且在变形中对位错具有钉扎作用ꎬ提高了钢板的强度[５]ꎮ２.２㊀物理性能对比㊀㊀分别制取４种方案的拉伸试样ꎬ并进行力学性能测试ꎬ结果如图１所示ꎮ㊀㊀由图１可知ꎬ４种轧制方案所得试样的屈服强度３６６~４５３ＭＰａꎬ抗拉强度５４２~６９２ＭＰａꎬ断后伸长率２４.５％~２９％ꎬ均符合产品性能要求ꎻ随着冷却强度的提高ꎬ在强度提升的同时ꎬ伸长率没有明显下降ꎮ其中ꎬ４号方案试样的屈服强度㊁抗拉强度和断后伸长率均优于其他方案试样ꎬ因此ꎬ采用后段冷却模式可以获得最佳的综合力学性能ꎮ６４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图１㊀力学性能对比Ｆｉｇ.１㊀Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ２.３㊀金相组织对比㊀㊀分别制取４种轧制工艺的金相试样ꎬ经过磨制后用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ在光学显微镜下观察金相组织ꎬ结果如图２所示ꎮ图２㊀不同工艺条件下试样的金相组织(５００ˑ)Ｆｉｇ.２㊀Ｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｓａｍｐｌｅｓｕｎｄｅｒｄｉｆｆｅｒｅｎｔｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ(５００ˑ)㊀㊀由图２可以看出ꎬ１号工艺采用空冷ꎬ最终组织由多边形铁素体和珠光体构成ꎮ２号㊁３号工艺采用ＡＣＣ前部＋中部冷却模式ꎬ最终组织晶粒比空冷模式明显变小ꎮ４号工艺采用后部冷却方式ꎬ最终组织主要由铁素体＋贝氏体组成ꎮ可以发现ꎬ随着冷却速度的增大ꎬ高温相变组织(ＰＦ㊁Ｐ)逐渐减少ꎬ低７４总第２８３期㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀ＨＥＢＥＩＹＥＪＩＮ温相变组织(ＡＦ㊁Ｂ)增多ꎮ由于相变强化的作用使得试验钢强度提高ꎬ同时随冷速增大晶粒尺寸逐渐减小ꎬ实现了细晶强化ꎮ细晶强化既有利于提高钢板的强度ꎬ也有利于韧性的提高ꎮ㊀㊀此外ꎬ对比１号和４号工艺可知ꎬ采用轧后水冷模式ꎬ最终得到的组织仍然以铁素体为主ꎬ且晶粒更加细小ꎮ因此ꎬ在提高试验钢的强度的同时ꎬ断后伸长率并没有降低ꎮ３㊀表面质量影响３.１㊀表面裂纹㊀㊀４种轧制方案整体表面质量良好ꎬ有个别钢板出现表面裂纹ꎬ具体形貌如图３所示ꎮ主要原因为钢中添加微量Ｎｂ元素可显著提高再结晶温度㊁细化晶粒ꎬ有利于提高钢的工艺性能及使用性能ꎬ但降低钢的高温塑性ꎬ增加铸坯表面的裂纹率ꎮ同时ꎬ钢中杂质元素的存在ꎬ破坏了基体连续性ꎬ也增加了铸坯表面裂纹产生的几率ꎮ图３㊀钢板表面裂纹Ｆｉｇ.３㊀Ｓｕｒｆａｃｅｃｒａｃｋｏｆｓｔｅｅｌｐｌａｔｅ㊀㊀在钢板裂纹处取样ꎬ经过磨制后ꎬ用４％的硝酸酒精浸蚀ꎬ观察显微组织ꎬ如图４所示ꎮ图４㊀裂纹处形貌及金相组织Ｆｉｇ.４㊀Ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｎｄｍｅｔａｌｌｏｇｒａｐｈｉｃｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｃｒａｃｋ㊀㊀由图４可以看出ꎬ裂纹最深处距表面１.５ｍｍꎬ基体组织为铁素体＋珠光体ꎬ晶粒度为８.５级ꎮ㊀㊀在缺陷处通过扫描电镜分析ꎬ发现存在:ＳｉＯ２和ＣａＣＯ３夹杂ꎬ如图５所示ꎮ这类夹杂物在用硅铁和Ａｌ脱氧时很容易出现ꎮ脱氧元素如Ａｌ㊁Ｃａ和Ｓｉ等优先氧化ꎬ氧化产物发展成为非金属夹杂物ꎮ钢中ＳｉＯ２夹杂的尺寸在２０~１００μｍ(图５)ꎬ成串分布在钢板中ꎮ钢中Ａｌ２Ｏ３夹杂的尺寸在２０~３０μｍꎬ其形态也呈颗粒状成串分布在钢板中心ꎬ如图６所示ꎮ图５㊀ＳｉＯ２夹杂扫描结果Ｆｉｇ.５㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＳｉＯ２ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ８４河北冶金㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀２０１９年第７期图６㊀Ａｌ２Ｏ３夹杂扫描结果Ｆｉｇ.６㊀ＳｃａｎｎｉｎｇｒｅｓｕｌｔｓｏｆＡｌ２Ｏ３ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ３.２㊀裂纹的形成机理㊀㊀坯料在凝固过程中ꎬ由于成分过冷和选分结晶作用ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素向心部扩散且富集在晶界上ꎬ中心处等轴晶界上成为先共析铁素体优先析出的部位ꎬ杂质富集降低了铁素体晶界的界面能ꎬ使该处断裂韧度降低[６]ꎮ而先共析铁素体中的硫化物或氧化物夹杂成为应力集中点ꎬ再加上轧制过程不断变化的轧制力作用ꎬ导致微孔的生成并长大ꎬ最终导致裂纹的产生[７]ꎮ㊀㊀其次ꎬ钢中加入Ｎｂ㊁Ｔｉ等元素ꎬ这些元素在连铸过程中向心部移动并弥散析出Ｎｂ(ＣꎬＮ)㊁Ｔｉ(ＣꎬＮ)或Ｎｂ㊁Ｔｉ与其他元素析出的复合相ꎬ使心部因析出物的弥散分布而硬化ꎬ更易导致应力集中于原奥氏体晶界上的先共析铁素体带ꎬ加剧了裂纹的萌生和扩展[８]ꎮ㊀㊀综上ꎬＰ㊁Ｓ㊁Ｏ等杂质元素的富集及其导致的夹杂物ꎬ是造成钢板裂纹的首要原因ꎮ采取相关优化措施ꎬ可降低钢板裂纹产生的几率ꎮ３.３㊀优化措施㊀㊀为预防此类裂纹的出现ꎬ在炼钢工序ꎬ重点控制夹杂物的形成ꎮ主要措施如下:㊀㊀(１)控制好出钢温度ꎬ尽量避免高温出钢ꎮ㊀㊀(２)规范出钢操作ꎮ出钢时ꎬ维持好出钢口的形状ꎬ保证钢流不散流或过细ꎬ减小钢液与大气的接触面积并缩短出钢时间ꎬ避免钢水二次氧化ꎮ钢水二次氧化会增加钢中细小氧化物夹杂的含量ꎬ及钢中大型氧化物夹杂Ａｌ２Ｏ３的数量[９]ꎮ㊀㊀(３)做好保护浇注ꎬ使用浸入式水口ꎬ避免敞开浇注ꎮ㊀㊀(４)结晶器液面使用保护渣覆盖ꎬ起到抑制钢液吸气ꎬ吸收钢液排除夹杂物的作用[１０]ꎮ３.４㊀优化效果㊀㊀通过控制出钢温度ꎬ采用保护浇注等措施ꎬ降低了钢中夹杂物的形成几率ꎬ板材表面质量得到改善ꎬ钢板裂纹率由０.３１％降低至０.１７％ꎮ４㊀结语㊀㊀开启ＡＣＣ强冷区域冷却模式ꎬ试验钢组织中出现了硬相组织针状铁素体和贝氏体ꎬ晶粒尺寸细化ꎬ晶粒内部位错显著增加ꎬ析出物粒子更为细小ꎬ更好地发挥了钢的相变㊁细晶强化㊁位错强化和析出强化潜力ꎮ可以改善钢材包括塑性㊁韧性等在内的综合力学性能ꎮ㊀㊀钢中添加微量Ｎｂ元素增加铸坯表面的裂纹率ꎬ可采用保护浇注等措施控制夹杂物的产生ꎬ从而降低表面裂纹产生几率ꎮ参考文献[１]王国栋ꎬ刘振宇ꎬ熊尚武ꎬ等.高强度低合金钢的控制轧制与控制冷却[Ｍ]ꎬ北京:冶金工业出版社ꎬ１９９２:２５~４２. [２]郭仁辉ꎬ韩毅ꎬ邓想涛.新一代ＴＭＣＰ条件下钛微合金化Ｑ４６０钢种开发[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１８ꎬ(１１):１７~２０.[３]胡达新ꎬ王家军ꎬ杨志刚ꎬ等.Ｍｎ－Ｂ系贝氏体钢冷却曲线及组织观察[Ｊ]汽车技术ꎬ１９９５(１):２７~３０.[４]徐伟.４２ＣｒＭｏ钢控轧工艺试验[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１７ꎬ(１０):４８~５０. [５]ＣｏｔａＡＢꎬＭｏｄｅｎｅｓｉＰＪꎬＢａｒｂｏｓａＲꎬＳａｎｔｏｓＤＢꎬＤｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆＣＣＴｄｉａｇｒａｍｓｂｙｔｈｅｒｍａｌａｎａｌｙｓｉｓｏｆａｎＨＳＬＡｂａｉｎｉｔｉｃｓｔｅｅｌｓｕｂｍｉｔ￣ｔｅｄｔｏｔｈｅｒｍｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔ[Ｊ].ＳｃｒｉｐｔａＭａｔｅｉａｌｓＴｒｎａｓａｃｔｉｏｎｓＪＩＭꎬ１９９１ꎬ３２(８):７１５~７２８.[６]ＳｕｚｕｋｉＫꎬＭｉｙａｇａｗａＳꎬＳａｉｔｏＹｅｔａ１.Ｅｆｆｅｃｔｏｆｍｉｃｒｏａｌｌｏｙｅｄｎｉｔｒｉｄｅｆｏｒｍｉｎｇｅｌｅｍｅｎｔｓｏｎｐｒｅｅｉｐｉｔａｔｉｏｎｏｆｅａｒｂｏｎｉｔｒｉｄｅａｎｄｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａ￣ｔｕｒｅｄｕｃｔｉｎｕｏｕｓｌｙｃａｓｔｌｏｗｃａｒｂｏｎＮｂｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｓｔｅｅｌｓｔａｂ[Ｊ].１ＳＩＪＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌꎬ３５(１９９５)ꎬ(１):３４.[７]王大宝.中厚板微裂纹成因分析[Ｊ].炼钢ꎬ２０００ꎬ(２):１５~１７. [８]吴巍.含铌㊁钛船板钢中板微裂纹研究[Ｊ].钢铁ꎬ２００２ꎬ(３７):４１. [９]孙胜英.中厚板表面裂纹的金相分析[Ｊ].河北冶金ꎬ２０１０ꎬ(２):４８. [１０]常愕ꎬ于学斌ꎬ袁己百.连铸过程中钢液二次氧化的研究[Ｊ].连铸ꎬ２００３ꎬ(１):８.９４。
低合金高强度结构钢牌号
低合金高强度结构钢牌号低合金高强度结构钢是一种具有优异力学性能的钢材，广泛应用于建筑、桥梁、船舶、机械制造、石油和化工等领域。
以下是关于低合金高强度结构钢常用牌号及其特性的相关参考内容。
1. Q345B钢Q345B钢是一种用途广泛的低合金高强度结构钢，主要用于各种建筑和工程设备的构件制造。
其强度优于普通碳素结构钢，并具有良好的可焊性和韧性。
Q345B钢常用于制造大跨度的桥梁、高层建筑、机械设备等。
2. Q390钢Q390钢是一种低合金高强度结构钢，具有较高的屈服强度和抗拉强度。
Q390钢常用于制造桥梁、船舶、锅炉、压力容器、石油管道和化工设备等重要设施。
其优异的力学性能和良好的可焊性使其成为一种理想的结构材料。
3. Q420钢Q420钢是一种低合金高强度结构钢，具有良好的强度和塑性。
Q420钢主要用于制造高层建筑、压力容器、锅炉、矿山机械等。
该钢材具有良好的焊接性能和冷弯成形性能，适用于各种复杂形状的构件。
4. Q460钢Q460钢属于一种高强度低合金结构钢，具有较高的屈服强度和抗拉强度。
Q460钢广泛应用于建筑工程、桥梁工程、矿山设备和石油化工设备等领域。
该钢材具有优异的耐久性和抗震性能，适用于要求抗震和耐久性能的工程。
5. Q550钢Q550钢是一种中碳低合金高强度结构钢，具有优良的强度和韧性。
Q550钢广泛应用于桥梁、高层建筑、船舶和石油化工设备等制造领域。
该钢材具有良好的可焊性和可加工性，适用于复杂形状的构件制造。
6. Q690钢Q690钢是一种高强度低合金结构钢，具有较高的屈服强度和抗拉强度。
Q690钢常用于制造大型机械设备、航天器、石油和化工设备等。
该钢材具有良好的焊接性能和冷弯成形性能，适用于各种复杂形状的构件制造。
总之，低合金高强度结构钢牌号包括Q345B、Q390、Q420、Q460、Q550和Q690等。
这些牌号的钢材具有优异的力学性能和工艺性能，广泛应用于各个工程领域。
它们的使用可以确保结构的强度和稳定性，同时提高工程的耐久性和抗震性能。
低合金高强度结构钢(1591-94)
中华人民共和国国家标准GB/T1591—94低合金高强度结构钢中华人民共和国国家标准GB/T1591-94低合金高强度结构钢代替GB1591-88Highstrengthlowalloystructuralsteels本标准参照采用ISO4950：1981《高屈服强度扁平钢材》和ISO4951：1979《高屈服强度钢棒材和型材》。
、E）例如：Q390A其中：Q——钢材屈服点的“屈”字汉语拼音的首位字母；390——屈服点数值，单位MPa;A、B、C、D、E——分别为质量等级符号。
4尺寸、外形、重量等要求尺寸、外形、重量及允许偏差应符合相应标准的规定5技术要求5.1牌号和化学成分5.1.1钢的牌号和化学成分（熔炼分析）应符合表1规定。
合金元素含量应符合GB/T13304对低合金钢的规定。
表1不加V、Nb、Ti的Q295级钢，当C≤0.12%时，Mn含量上限可提高到1.80％。
Q345级钢的Mn含量上限可提高到1.70％。
厚度≤6mm的钢板、钢带和厚度≤16mm的热连轧钢板，钢带的Mn含量下限可降低0.20％。
在保证钢材力学性能符合本标准规定的情况下，用Nb作为细化晶粒元素时，其Q345、Q390级钢的Mn含量下限可低于表1的下限含量。
除各牌号A、B级钢外，表1中的细化晶粒元素（V、Nb、Ti、Al），钢中应至少含有其中的一种；如这些元素同时使用则至少应有一种元素的含量不低于规定的最小值。
为改善钢的性能，各牌号A、B级钢可加入V或Nb或Ti等细化晶粒元素，其含量应符合表1规定。
如不作为合金元素加入时，其下限含量不受限制。
当钢中不加入细化晶粒元素时，不进行该元素含量的分析，也不予保证。
型钢和钢棒的Nb含量下限为0.005％。
各牌号钢的Cr、Ni、Cu残余元素含量各不大于0.30％，供方如能保证可不作分析。
为改善钢的性能，Q390、Q420、Q460级钢可加入少量Mo元素。
为改善钢的性能，各牌号钢可加入RE元素，其加入量按0.02％～0.020％计算。
钢的分类及牌号
Q255-Q255A、Q255B
Q275-Q275
对上述各牌号，要在供应工作中准确识别与使用。
2低合金高强度结构钢
GB/T221-2000新牌号表示方法将低合金高强度结构钢分为通用钢和专用钢两类，新牌号表示方法与GB/T1591-94《低合金高强度结构钢》，GB700-88《碳素结构钢》相同，并与碳素结构钢的牌号组成工程用钢的系列。低合金高强度结构钢按脱氧方法分为镇静钢和特殊镇静钢，但在牌号中没有表示脱氧方法的符号。
11无铬轴承钢
牌号表示方法与铬轴承钢相同，有：GSiMnV、GSiMnVXt、GSiMnMoV、GSiMnMoVXt、GMnM oV、GMnMoVXt共6个牌号。
12渗碳轴承钢
具体牌号有:G20CrMo、G20CrNiMo、G20CrNi2Mo、G20Cr2Ni4、G10CrNi3Mo、G20Cr2Mn2Mo等6个。
13碳素工具钢
碳素工具钢的牌号采用“碳”的汉语拼音首位字母“T”打头，其后用一位或两位数字表示碳含量的千分数。较高含锰量的碳素工具钢在数字后标出锰的元素符号Mn,高级优质钢牌号尾部加“A”。
基本牌号有：T7、T8、T8Mn、T9、T10、T11、T12、T13共8个。
14合金工具钢
合金工具钢简称合工钢，它是在碳素工具钢的基础上加入合金元素而形成的钢种。
具体牌号有：9SiCr、8MnSi、Cr06、Cr2、9Cr2、W、4CrW2Si、5CrW2Si、6CrW2Si、Cr12、C12Mo1V1、Cr12MoV、Cr5Mo1V、9Mn2V、CrWMn、9CrWMn、Cr4W2MoV、6Cr4W3Mo2VNb、6W6Mo5Cr4V、5CrMnMo、5CrNiMo、3Cr2W8V、5Cr4Mo3SiMnVA1、3Cr3Mo3W2V、5Cr4W5Mo2V、8Cr3、4CrMnSiMoV、4Cr3Mo3SiV、4Cr5MoSiV、4Cr5MoSiV1、4Cr5W2VSi、7Mn15Cr2A13V2WMo、3Cr2Mo共33个牌号。
Q390B钢板
Q390B钢板特性：Q390B钢板中碳调质钢，冷镦模具钢。
该钢加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。
正火可促进组织球化，改进硬度小于160HBS毛坯的切削性能。
在温度550~570℃进行回火，该钢具有的综合力学性能。
该钢的淬透性高于45#，适合于高频淬火，火焰淬火等表面硬化处理等。
Q390B钢板是高强度结构钢板相同材质：Q420.Q460.Q500.Q550.Q690.Q890.Q980.钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母，屈服强度数值，质量等级符号三个部分组成，例如：Q390C。
其中：Q—钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母；390—屈服强度数值，单位MPa；C—质量等级为等级（等级分为B、C、D、E）。
当需方需要钢板具有厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号。
Q390，是一种低合金高强度结构钢。
Q390B钢板化学成分：聊城泰佑启金属：0635-7779210 139-69-55-8118C≤0.20，Mn 1.00-1.60，Si≤0.55，P≤0.030，S≤0.030，V 0.02-0.20，Nb 0.015-0.060，Ti0.02-0.20，A1≥0.0151.碳(C)。
含碳量提高，钢铁中渗碳体数量增加，钢材强度提高，但塑性、冷弯性能、冲击韧性、焊接性能降低。
2.锰(Mn)。
锰为弱脱氧剂。
锰含量提高，珠光体(渗碳体与纯铁体的混合物)提高，钢材组织细化，钢材强度提高，而塑性和韧性降低不多。
3.硅(Si)。
硅为强脱氧剂。
硅含量提高，钢材强度、硬度和弹性都提高，但塑性和韧性有所降低。
4.钒(V)、铌(Nb)、钛(Ti)。
钒、铌、钛含量增加，钢材晶粒细化程度增加，钢材强度增加；其化合物具有高温稳定性，使其高温硬度增加。
5.铝(A1)、铬(Cr)、镍(Ni)。
铝(强脱氧剂)、铬、镍是提高钢材强度的合金元素。
6.硫(s)。
硫(杂质、热脆)对钢材冲击韧性、抗疲劳性能和抗锈蚀性能都有害。
低合金高强度结构钢简要
低合金高强度结构钢High Strength Low Alloy Steel一、定义中国国家标准GB/T13304-1991《钢分类》，参照国际标准，对钢的分类作了具体的规定。
低合金高强度钢HSLA是在碳素钢的基础上，通过加入少量合金元素并在热轧、控轧或热处理状态下，具有高强度、高韧性，较好的焊接性、成型性或耐腐蚀性等特征的钢材。
成分特点：低碳（Wc≤%），低合金。
性能特点：比普通碳素结构钢有较高的屈服强度和屈强比、较好的冷热加工成型性、良好的焊接性、较低的冷脆倾向、缺口和时效敏感性，以及有较好的抗大气、海水等腐蚀能力。
二、低合金高强度钢的发展1867-1874年，美国含铬结构钢，1902-1906年，美国含镍结构钢，1915年，美国含锰%桥梁用结构钢。
20世纪60年代以后，冶金生产工艺技术和低合金钢开发均取得巨大发展，锰、硅、铬、镍、钒、钛、铌等微合金元素的强化作用已清楚。
80年代后随着技术进步，通过钢质净化、晶粒细化、组织优化、基体强化等，促进了新型低合金钢的开发。
低合金钢是近30年来发展最快、产量最大、经济性最好、使用面最广、前景最广阔的钢类。
目前，新型的低合金高强度钢以低碳（≤%）和低硫（≤%）为主要特征。
我国是1957年在鞍钢试制成功第一炉低合金钢16Mn，随后研制出16Mn系列的桥梁用、船用、锅炉用、压力容器用、汽车用低合金钢。
1966年，低合金钢产量141万吨，占钢产量8%；至1979年，低合金钢产量254万吨，仍占钢产量8%。
1997年，低合金钢产量2368万吨，占钢产量22%。
各发达工业国家的低合金高强度钢产量约占钢产量的10%。
为进一步提高低合金高强度钢的性能，在低合金高强度钢的基础上，通过进一步降低碳质量分数、微合金化和控制轧制而发展了一系列新型低合金高强度结构钢，主要有以下四种：微合金化低碳高强度钢、低碳贝氏体型钢、低碳索氏体型钢、针状铁素体型钢。
三、低合金高强度钢中元素的作用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）。
Q390D
1.Q390D定义牌号表示方法Q390D*137到8354 /4042*是高强度结构钢板,相同材质：钢的牌号由代表屈服强度的汉语拼音字母，屈服强度数值，质量等级符号三个部分组成，例如：Q390C。
其中：Q—钢的屈服强度的“屈”字汉语拼音首位字母；390—屈服强度数值，单位MPa；D—质量等级为等级（等级分为B,C,D,E）。
当需方需要钢板具有厚度方向性能时，则在上述规定的牌号后加上代表厚度方向（Z向）性能级别的符号。
Q390，是一种低合金高强度结构钢。
2.化学成分【化学成分】（质量分数）（%）3.力学性能【抗拉强度】（σb/MPa）490～6503.1【伸长率】（δ5/%）3.2【屈服点】（σs/MPa）3.3【冲击吸收功】（Akv（纵向）/J）4.特性综合力学性能好，焊接性、冷、热加工性能和耐蚀性能均好，C、D、E级钢具有良好的低温韧性。
5.应用船舶、锅炉、压力容器、石油储罐、桥梁、电站设备、起重运输机械及其他较高载荷的焊接结构件。
5部分规格Q390D 40*2000-3000*7000-150000Q390D 45*2000-3000*7000-150000Q390D 50*2000-3000*7000-150000Q390D 55*2000-3000*7000-150000Q390D 60*2000-3000*7000-120000Q390D 65*2000-3000*7000-150000Q390D 70*2000-3000*7000-150000Q390D 80*2000-3000*7000-150000Q390D 100*2000-3000*7000-150000常备资源、Q345B\C\D\E、Q345R正火、Q245R正火、Q345qC、Q345qD、Q345qE、Q390D、Q460C、Q235GJ、Q345GJ等，用于各类钢结构工程，已与各大型钢构企业形成良好的战略合作伙伴。
低合金高强度结构钢牌号
低合金钢机械性能低合金钢是指在钢中加入少量合金元素（符合表5-1）由于合金元素的强化作用，低合金结构钢的屈服点比普通碳素钢高25-150%，加之大多低碳，而具有良好的塑性韧性和焊接性能，有的还具有耐腐蚀、耐低温等特性，因此，低合金钢是一类很有发展前途的钢，在钢的生产中比例越来越大。
低合金钢按质量和用途分为普通质量低合金钢、优质低合金钢、特殊质量低合金钢。
16、一般用途低合金钢一般用途低合金结构钢包括：普通质量和优质低合金结构钢、普通质量低合金钢是指生产过程中不规定特别控制质量要求的供一般用途、优质、在生产过程中需要特别控制质量（例降低硫、磷含量、控制晶粒度，改善表面质量等）一般用途低合金钢结构钢牌号由代表屈服点的汉语拼音字母（Q）、屈服点数值、质量等级符号（A、B、C、D、E）三个部分按照顺序排列，根据GB/T1591-94低合金高强度结构钢牌号，化学成分及性能见表5-16和表表5-16、低合金高强度结构钢牌号、化学成分表5-17、低合金高强度结构钢机械性能在旧标准中低合金结构钢的牌号用两位阿拉伯数字和合金元素符号及数字表示，数字表示平均含碳量（以万分之几计）平均合金含量小于1.5%时，钢号中仅标明元素符号，不标明含量；平均合金含量为1.5-2.49%、2.5-3.49%时，相应写成品2、3……其牌号、化学成分、性能见表5-18和表5-19。
表5-18、一般用途低合金结构钢牌号、化学成分（根据GB1591-881）表5-19、一般用途低合金结构钢机械性能（根据GB1591-88）新旧低合金结构钢标准牌号对照见表5-20表5-20、新旧低合金结构钢标准牌号对照（参考件）一般用途低合金结构钢由于合金元素作用，具有较高强度和韧性，工艺性能较好，生产成本低，应用广泛，大多直接使用，常用于铁路、桥梁、船舶、汽车、压力容器，常用作焊接结构件和机械构件等。
17、其它低合金钢其它低合金钢包括普通质量、优质、特殊质量低合金钢这些钢也都是为某各专用产吕需要生产的专用钢。
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≤16 ＞16～35 ＞35～50 ≤16 ＞16～35 ＞35～50
415～460 400～465 395～460 410～470 395～455 380～445
520～560 530～580
19～25 20～28
冲击试验 Akv J 纵向 20℃，65～110 0℃，70～100
冷弯试验 180°
Q390B/C/D 低合金高强度结构钢板
1、主要用途 此类产品适用于机车车辆、起重设备、矿山机械、电机、锅炉、石油、化工、造船、桥梁等行业及其它低温 环境的焊接结构件。
2、牌号和标准 牌号 Q390B/C/D；执行标准：GB/T1591-2008《低合金高强度结构钢》(相当于美标 ASTM A572 Gr55)
S ≤0.040 ≤0.035 ≤0.030
Nb 0.015 ～ 0.060 0.015 ～ 0.060 0.015 ～ 0.060
III、力学性能：
牌号 ≤16
Q390B 390 Q390C 390 Q390D 390
σb MPa,≥
＞ 16-35
370 370 370
＞ 35-50
350 350 350
3、供货技术条件
I、产品规格：8～60×1800～2800×6000～12000mm
II、化学成分：
牌号
C
Mn
Si
Q390B
≤0.20
1.00 ～ 1.60
≤0.55
Q390C
≤0.20
1.00 ～ 1.60≤0源自55Q390D≤0.20
1.00 ～ 1.60
≤0.55
表1——熔炼成分
P ≤0.040 ≤0.035 ≤0.030
完好
完好
Q390D
≤16 ＞16～35 ＞35～50
405～465 410～450 375～440
515～570
22～26
-20℃，80～120
完好
5、应用业绩 该产品 表面质量优良 ，机械性 能稳定可靠，大大节 约了钢材的使 用量，减轻了 结构重量，延长了 设备的使用 寿命，已批量应用于机车车辆、起重设备、矿山机械、电机、锅炉、石油、化工、造船、桥梁等行业。
＞ 50-60
330 330 330
抗拉强 度 MPa,≥
490-65 0
延伸率 δ5,%
≥
19 20 20
冲击功，J Akv，纵向
℃
20 0 -20
≥
34 34 34
冷弯试验 180° ≤1
＞16 6
d=2 d=3a
a
4、钢板实
物质量
规格 mm
屈服强度 MPa
抗拉强度 MPa
延伸率 δ5%
牌号 Q390B