Q345E H型钢低温冲击性能研究与改进

微合金化钛微合金化Q345E 钢的试验研究王建锋1,邓 深1,2,饶江平1,3,李光强1,张 峰1,4(1.武汉科技大学钢铁冶金及资源利用省部共建教育部重点实验室,湖北武汉430081;2.柳州钢铁集团公司,广西柳州545002;3.武汉钢铁集团公司炼钢总厂四分厂,武汉430083;4.宝山钢铁股份有限公司硅钢部,上海200941)摘 要:采用钛微合金化技术生产出具有较高屈服强度和良好低温冲击韧性的Q 345E 钢,其组织均以铁素体+珠光体+少量回火索氏体组成。

缓冷和快冷试验结果表明钛微合金化Q 345E 具有较高的性能稳定性,强度增加主要是T i 细晶强化及沉淀强化作用引起的,研究为钛微合金化钢的进一步推广作了有益尝试。

关键词:Q345E ;钛;微合金化钢;细晶强化中图分类号:TF762+.3 文献标识码:A 文章编号:1004-7638(2010)02-0020-06Experim ental Study on the T iM icroalloyed Q345E SteelW ang Jianfeng 1,Deng Shen 1,2,Rao Jiangpi n g 1,3,L iGuangqiang 1,Zhang Feng1,4(1.K ey L aboratory for F errousM eta ll urgy and R esources U tilization ofM i n i stry o f Educati on ,W uhan U niversity o f Sc i ence and T echno logy ,W uhan 430081,H ube,i China ;2.L iuz hou Iron &Stee lG roup Co .L td .,L i uzhou 545002,Guangx,i Ch-i na ;3.T he 4th Branch o f Stee l m ak i ngW o rks ,W uhan Iron and Stee lG roup Co .,W uhan 430083,Hube ,i Ch i na ;4.S ili con Stee l D iv i s i on o f Baosteel Co.L td .,Shangha i 200941,Ch i na)Abst ract :The h i g h perfor m ance Q345E steelw ith h i g h y ield strength and stable l o w-te m perature i m pacttoughness w as m ade by T itan i u m m icroalloy i n g techno logy .The m icrostructure of deve l o ped Q345E steel is co m posed o f ferrite ,pearlite and a little te m pered sorbite .S lo w cooling and fast coo li n g experi m enta l resu lts sho w ed that titan i u m m icroa lloyed Q345E stee l has high perfo r m ance stability ,the i n crease o f streng th is caused m ainly by gra i n -refining strengthening and precipitation strengthening .This research is a benefi c ial atte m pt for further pro m otion o f titan i u m m icroalloyed stee.l K ey w ords :Q345E ;titan i u m;m icroalloyed stee;l fi n e -gra i n strengthening0 引言Q345E 低合金高强度结构钢板系列产品广泛用于高层建筑、地下和海洋设施、铁路运输、工程机械、压力容器等各类低温环境下使用的工程结构件,特别是对可焊性和低温冲击韧性要求严格的重要结构件。

针对Q345E钢低飞溅焊接工艺分析探究摘要自20世纪50年代气体保护焊发明后，CO2气体保护焊以其高效的特性，得到了各行业的广泛应用，尤其是机车行业，内燃机车车体的焊接有90%的焊接时应用CO2气体保护焊完成的。

但是焊接飞溅物一直是CO2气体保护焊难以解决的问题。

如果在内燃机车燃油箱的制造完成后，燃油箱内残留焊接飞溅物，将导致内燃机车的击破。

焊接技术人员一直致力于降低焊接飞溅物的研究。

笔者从改变焊接保护气体的角度研究降低焊接飞溅物，分析在保护气体中加入O2对焊接飞溅物及焊缝性能的影响。

关键词气体保护焊焊接飞溅物焊缝性能1 试验1.1试验材料级设备母材选用12mm厚的Q345E钢板，母材组织特征是铁素体+珠光体，珠光体为黑色条状沿轧制方向分布。

焊材选用ER50-6焊丝，直径为1.2mm。

1.2试验方法以MAG焊焊接方法为研究对象，在常用的二元（80%Ar+20%CO2）加入少量O2，以降低焊接飞溅物。

试验采用MAG焊接方式，在母材和焊材相同的条件下，选用80%Ar+20%CO2二元气体A和Ar+CO2+O2三元气体B进行焊接飞溅物对比。

试验参照ISO15614-1标准的规定，选用气体A和气体Ｂ进行焊接工艺评定试验。

使用350×150×12mm规格的对接试板，试板加工Ｖ形坡口，坡口角度60°，顿边为１ｍｍ，采用单面焊双面成型焊接，分四层焊接。

焊接工艺参数如表2.2-1和表2.2.-2。

焊层位置焊接电流I/A焊接电压U/V焊接速度v/cm.min-1焊接线能量E/J.cm-1第一层90-11014-1620-22 3.0-3.8第二层140-16016-1828-30 3.8-4.6第三层160-18018-2032-34 4.3-5.1第四层220-24022-2436-38 6.5-7.3表2.2-1焊接工艺参数（气体A）焊层位置焊接电流I/A焊接电压U/V焊接速度v/cm.min-1焊接线能量E/J.cm-1第一层90-11014-1621-23 2.9-3.7第二层140-16016-1830-32 3.6-4.3第三层160-18018-2034-36 4.1-4.8第四层220-24024-2638-40 6.7-7.5表2.2-2焊接工艺参数（气体B）注：E=0.8UI/V2 试验结果及其分析2.1焊接接头金相组织及其分析经观察宏观形貌无论是选用气体A还是气体B，焊接接头层次清晰，成型优良，从焊缝端面宏观形貌观察，接头融合良好，无气孔、夹渣和裂纹等缺陷。

·５６·轧钢２００９年ｌｏ月出版如终轧温度较高，在形变过程中没有动态相变的发生，则轧后冷却速度对板材相变组织有重要影响‘１．２］。

２．３道次压下量的影响从压下制度看，性能不合钢板粗轧道次压下率小，特别是粗轧结束前的几道次，压下率为１０％，而合格钢板压下率约为１５％。

在粗轧高温再结晶区轧制阶段，为避免晶粒过分粗大。

道次变形量应控制在１５％～２０％，最大道次压下率不宜超过３０％［３］。

如道次压下量小，还需增加轧制道次，这对温度和板形的控制带来不便。

２．４金相组织的影响不合格钢板和合格钢板的组织组成见表２。

表２钢板组织组成注：Ａ一１和Ａ一２分别代表Ａ号钢板厚度方向１／４和１／２处位置，Ｂ一１和Ｂ一２分别代表Ｂ号钢板厚度方向１／４和１／ｚ处位置。

由表２可见，不合格钢板的带状组织严重，且不同位置晶粒尺寸较合格钢板粗大，同时试样的中心还有裂纹存在。

普通Ｃ—Ｍｎ钢连铸坯中Ｍｎ偏析是引起带状组织的主要因素Ｌ４］。

由于钢板各区域成分不均，特别是Ｍｎ的偏析，导致钢板各个区域奥氏体一铁素体相变不能同时进行。

当钢板终轧温度较高、轧后冷速较小时，则加剧了带状组织的形成。

２．５夹杂物的影响夹杂物扫描电镜照片和能谱分析如图ｌ、表３所示。

图１冲击断口扫描电镜照片表３夹杂物能谱分析从图１、表３可以看出，断口形貌为韧窝加准解理，有硫化锰夹杂物。

此类夹杂物对于钢板的冲击性能影响很大，尤其是对厚板。

因为ＭｎＳ夹杂物在轧制过程中会沿着轧制方向随钢材变形，引起钢板的各项异性，尤其是钢板厚度方向的性能，从而降低钢板的低温冲击韧性。

３改进措施为减小以上因素对钢板低温冲击韧性的影响，结合现场生产，可采取以下个措施：（１）严格控制冶炼过程中的Ｐ、Ｓ含量，尽量减少ＭｎＳ夹杂物。

（２）降低钢板精轧开轧温度，从而降低终轧温度，轧后采用ＡＣＣ水冷，避免空冷，以减轻带状组织。

（３）加大粗轧道次的压下率，道次变形量控制在１５％～２０％，充分发挥４３００ｍｍ轧机优势。