提高S355低温冲击韧性的工艺研究(2)

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表1.1 Q345系列钢的力学性能要求

牌号 σs /MPa σb /MPa δ(%) AKV(纵向)/J

20℃ 0℃ -20℃ -40℃

Q345A ≥295 470～630 ≥21

Q345B ≥295 470～630 ≥21 ≥34

Q345C ≥295 470～630 ≥22 ≥34

Q345D ≥295 470～630 ≥22 ≥34

Q345E ≥295 470～630 ≥22 ≥27

江苏金源锻造有限公司按照客户的需求，用Q345D钢做了某一锻件。Q345D钢经过锻压后，扎材提供的性能消失，但是客户要求锻件的力学性能应和Q345D原来的供应状态性能一致。为了满足客户的要求，该公司通过正火工艺对锻件进行了处理，结果发现处理后的锻件其低温冲击韧性多数不能达标。为了解决这一问题，公司与我校合作，希望通过我校能解决低温冲击韧性不能达标这一问题。文献综述

改善冲击功的常用热处理工艺有低温退火、正火及淬火+回火处理，低温退火可消除应力，正火可消除应力、细化晶粒，淬火+回火后可得到综合力学性能，因此通过热处理可改善冲击功。

国内外提高低合金高强度钢低温冲击功的主要技术路线是采用微合金化技术、控制轧制控制冷却及热处理，通过添加微合金元素Nb、v、Ti，合理分配各道次的变形量，控制精轧温度及轧后冷却速度，达到细化晶粒而提高冲击功的目的[3]。

1.1 改善冲击功性能的方法

钢中铁素体量越多、晶粒尺寸越小，非金属夹杂越少，则低温冲击韧性越高，提高低温冲击功的常用方法如下所叙。

1.1.1 化学成分

尽量降低P、S、C、Si、残余N等元素，同时提高Mn、Ni、Cr、Mo等元素，这是因为P、S会造成非金属夹杂，C会增加珠光体含量，Si、残余N等会造成脆性，因此应尽量控制P、S、C、Si、残余N等元素，而Mn、Ni、Cr、Mo等元素能细化晶粒，增加固溶度，因此可适当提高Mn、Ni、Cr、Mo等元素含量。

（1）C的影响

碳在低合金高强度钢中形成珠光体组织, 是Q345钢中最有效的强化元素, 但同时明显降低钢材的塑性和冷成型性能, 并使韧脆转变温度升高, 从而使钢的低温冲击韧性变差。故在满足强度的前提下，C 含量尽量按中下限控制。

（2）Mn的影响

锰在Q345钢中扩大奥氏体区的作用特别明显, 从而使奥氏体向铁素体转变后的铁素体晶粒尺寸细化来提高冲击性能。Mn 含量在一定范围内，既提高钢的强度，又提高钢的韧性。当w(Mn)≥1.2%时，钢的强化效果，当w(Mn)≥1.5%时，则降低钢的韧性，故Mn含量应控制在1.2%～1.5%[2]。

1.1.2 微合金化

加入微合金元素如Nb、V、Ti等，在所有的微合金元素中，铌的晶粒细化作用最大，可产生明显的晶粒细化和析出强化作用[4]。铌微合金化是改善低碳钢性能的最重要和最有效的手段。微合金化元素Nb、V 等碳氮化物在奥氏体和铁素体的析出过程可有效地控制形变奥氏体再结晶过程或防止再结晶晶粒长大，从而在奥氏体向铁素体转变时细化成核，得到细小的铁素体晶粒[5]。钢中加入一定量的Nb 元素，大大提高奥氏体晶粒粗化温度，Nb 控制在0.035%～0.055%为宜[17]。如果未进行控制轧制，则钢中加入Nb会恶化冲击功；V在钢中有中等程度的沉淀强化与较弱的晶粒细化，可显著提高钢的强度，加入一定量的N，使绝大部分的V由固溶状态转变成析出形态，可改善钢的冲击功；Ti是强碳化物形成元素，可防止在热影响区出现粗晶，细化原始奥氏体晶粒，改善横向冲击功，Ti 含量高,不利于钢的塑性和韧性，尤其是形成大块TiN夹杂时，将严重恶化钢的冲击韧性，故在满足强度要求下要尽量降低Ti 含量[19]。来!自~751论-文|网www.751com.cn