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Q345系列方管低溫沖擊韌度影響因素

來源：上海神傲貿易有限公司 瀏覽：4121 時間：2015-01-13 09:04:23

Q345系列鋼種包括Q345A、Q345B、Q345C、Q345D和Q345E，屬低合金高強度結構鋼，由于該系列鋼種具有良好的綜合力學性能與工藝性能而在工程上被廣泛應用。該系列鋼種的主要技術難點在于對力學性能的要求，即性能試樣不經過熱處理(即供貨狀態)直接滿足條件要求，尤其是對低溫沖擊韌度的要求。

一、化學成分對Q345系列方管沖擊韌度的影響。

隨著C含量的增加，鋼的強度也隨之提高，但塑性和韌性下降，故在滿足強度的前提下，C含量盡量按中下限控制，控制目標值為0.12%～0.15%(質量分數，下同)。

Mn具有降低A+F相變溫度和細化相變晶粒的作用，Mn含量在一定范圍內，既提高鋼的強度，又提高鋼的韌性。當w(Mn)≥1.2%時，鋼的強化效果明顯，當w(Mn)≥1.5%時，則降低鋼的韌性，故Mn含量應控制在1.2%～1.5%。

Ti是強碳化物形成元素，在鋼中主要起細化晶粒和彌散強化作用，Ti含量高，不利于鋼的塑性和韌性，尤其是形成大塊TiN夾雜時，將嚴重惡化鋼的沖擊韌性，故在滿足強度要求下要盡量降低Ti含量。

在所有的微合金元素中，Nb的晶粒細化作用最大，可產生明顯的晶粒細化和析出強化作用。鈮微合金化是改善低碳鋼性能的最重要和最有效的手段。微合金化元素Nb、V等碳氮化物在奧氏體和鐵素體的析出過程可有效地控制形變奧氏體再結晶過程或防止再結晶晶粒長大，從而在奧氏體向鐵素體轉變時細化成核，得到細小的鐵素體晶粒。鋼中加入一定量的Nb元素，大大提高奧氏體晶粒粗化溫度，有利于實現控軋控冷。Nb控制在0.035%～0.055%為宜。

P、S是殘存在鋼中的有害元素，故要盡量降低S和P的含量，P含量控制在0.010%以下，S含量控制在0.005%以下。

二、控軋控冷對Q345系列方管鐘沖擊韌度的影響。

鋼材的加熱溫度是實現控制軋制的第一步，對鋼材獲得合適的組織結構和最佳性能有重要的作用。鋼在軋前進行加熱時，可進行碳氮化物(或氮化物)的溶解和奧氏體晶粒的長大兩個過程，軋前奧氏體晶粒尺寸主要決定于加熱溫度和形成碳化物的微量合金元素的含量。所以要求準確控制軋件的加熱溫度，軋制加熱溫度過高，原始奧氏體晶粒過大，不利于軋制過程中的晶粒細化，并容易發生混晶，另一方面溫度過高對于微合金化處理的鋼，因碳氮化物部分溶解而不利于阻止晶粒長大，故加熱溫度控制在1140～1160℃為宜。

終軋溫度是控制軋制與控制冷卻工藝中一個非常重要的因素，終軋溫度對成品組織的影響十分明顯。按鋼材的力學性能對組織的要求，終軋溫度應該在奧氏體未再結晶區，這樣才能使鋼材獲得綜合力學性能良好的熱軋組織：即終軋溫度控制在Ar3左右，根據生產情況，后三道次增大壓下率，最大限度地產生彌散析出物粒子、細化晶粒，為熱處理創造盡量好的基礎組織條件。終軋溫度確定為850～900℃，軋后采用吹風機吹冷，達到正火效應，以避免鋼中產生嚴重的帶狀，為避免因冷卻速度過快導致貝氏體生成，故降低鋼的韌性，加速冷卻至500℃后吊出坑冷。

通過采用控軋控冷工藝措施，使鐵素體晶粒細化，珠光體細小，有利于提高鋼的強韌性。

三、熱處理工藝對Q345系列方管沖擊韌度的影響

Q345鋼D、C、E系列對低溫夏比沖擊韌度有要求，該鋼熱軋狀態下的強度較高，韌性穩定性稍差，主要與控軋控冷操作性有關。為保證鋼材質量，做了大量的退火工藝試驗，摸索退火溫度對其低溫(0℃)對鋼材進行正火+充分回火以獲得組織均勻、晶粒細小、韌性高而強度適中的回火索氏體。在回火過程中，鈮的碳化物進一步析出，增加了沉淀強化效果。同時也進一步消除了內應力，組織趨向平衡狀態，鋼的強韌性得到良好的匹配。

通過優化成分、采用控軋控冷工藝，Q345B、Q345C的沖擊值基本滿足技術條件要求。對Q345C采用800～850℃不完全退火，0℃夏比沖擊值有明顯改善。鋼材采用正火+回火處理，-20℃和-40℃夏比沖擊值有明顯提高，采用930℃正火+450℃回火，可使Q345D、Q345E更好的保證性能，滿足標準要求。

通過對低溫沖擊韌度影響因素分析，采用合理成分設計，運用微合金化原理，結合控軋控冷技術等工藝措施，使Q345系列鋼種低溫沖擊韌度有明顯改善。采用合理熱處理工藝可完全保證低溫沖擊韌度的要求。