陸鳳慧 ， 王 浩

（1.北京科技大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院， 北京 100083； 2.河鋼承鋼板帶事業(yè)部， 河北 承德 067002）

S700MC是熱軋冷成型鋼，具有較高的強(qiáng)度、塑性和韌性，用于工程機(jī)械、汽車結(jié)構(gòu)等方面，具有廣闊的應(yīng)用前景。在S700MC諸多性能要求中，低溫沖擊韌性對(duì)材料的使用顯得尤其重要，河鋼承鋼生產(chǎn)的S700MC采用微合金的成分設(shè)計(jì)和控軋控冷的生產(chǎn)方法，研究軋制參數(shù)對(duì)低溫沖擊韌性的影響，找到影響材料低溫韌性的因素，總結(jié)出完整的控軋控冷的生產(chǎn)方法，實(shí)現(xiàn)材料強(qiáng)度韌性良好S700MC材料，滿足客戶需要。

1 材料成分設(shè)計(jì)

S700MC采用低碳高猛和復(fù)合微合金化的成分設(shè)計(jì)，具體成分見(jiàn)表1。

表1 S700MC的成分設(shè)計(jì) %

成分設(shè)計(jì)的總體思路采用微合金元素的細(xì)化晶粒、析出強(qiáng)化的原理，采用低碳高錳的成分設(shè)計(jì)，潔凈鋼的冶煉控制思路，研究軋制參數(shù)的對(duì)產(chǎn)品低溫沖擊性能的影響，實(shí)現(xiàn)700 MPa級(jí)別S700MC的性能穩(wěn)定。

2 生產(chǎn)過(guò)程

S700MC生產(chǎn)工藝路線:鐵水→復(fù)合噴吹脫硫→轉(zhuǎn)爐提釩（脫磷）→頂?shù)讖?fù)吹轉(zhuǎn)爐冶煉→鋼包爐精煉→連鑄→加熱→高壓水除鱗→粗軋→熱卷箱→高壓水除鱗→7機(jī)架精軋→層流冷卻→地下卷取機(jī)卷取。

冶煉過(guò)程采用高潔凈度的控制方法，鐵水預(yù)處理后，w（S）＜0.020%，大幅度降低后續(xù)脫硫壓力，轉(zhuǎn)爐出鋼過(guò)程要求鋼流圓滑，出鋼過(guò)程采用滑板擋渣或擋渣器擋渣出鋼，出鋼時(shí)嚴(yán)禁鋼渣混出。出鋼時(shí)間控制在5 ～8 min。連鑄澆鑄采用氬氣保護(hù)，控制氮、氧等氣體和夾雜物的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)潔凈鋼的生產(chǎn)。

由于鈮的碳氮化合物在高溫是完全固溶狀態(tài)，氮化鈦在液態(tài)開(kāi)始析出，碳氮化鈦在高溫嫩鞏固實(shí)現(xiàn)較高的固溶度，為了實(shí)現(xiàn)微合金元素在奧氏體充分固溶，通過(guò)多次試驗(yàn)跟蹤，板坯加熱溫度采用1 240 ～1 280℃控制，在爐時(shí)間140 ～220 min，在粗軋RDT溫度大約1 060 ～1 120℃。

根據(jù)S700MC化學(xué)成分設(shè)計(jì)，在1780生產(chǎn)線進(jìn)行在加熱溫度不變，變形程度不變的前提下，在不同終軋溫度對(duì)鋼板力學(xué)性能的影響。進(jìn)行在800 ～920℃之間，通過(guò)調(diào)整不同的終軋溫度，分析在加熱溫度不變，變形程度不變的前提下，不同終軋溫度對(duì)鋼板力學(xué)性能的影響。

3 軋制過(guò)程中影響低溫沖擊韌性的因素

3.1 卷曲溫度的影響

為了研究卷曲溫度，采用前段集中冷卻，卷曲溫度TC為680℃、650℃、620℃、590℃進(jìn)行試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。

表2 不同卷曲溫度S700MC的力學(xué)性能

從表2分析得:卷曲溫度高，力學(xué)性能高，沖擊性能低，卷曲溫度590℃低溫沖擊性能良好（見(jiàn)圖1，圖 2）。

圖1 力學(xué)性能和卷曲溫度關(guān)系

圖2 卷曲溫度和低溫沖擊性能的關(guān)系

從圖2得:隨著卷取溫度的上升，低溫沖擊性能快速下降，Tc在650℃以上時(shí)，S700MC沖擊功下降，材料脆性較強(qiáng)，不能滿足低溫使用要求。

根據(jù)不同卷取溫度，檢測(cè)S700MC的組織性況，金相檢測(cè)照片見(jiàn)圖3（TC實(shí)際溫度590℃、620℃、650℃、680℃）。

圖3 不同卷取溫度的金相圖

隨著卷曲溫度增大，材料晶粒度明顯粗大。

3.2 軋制參數(shù)的影響

針對(duì)軋制參數(shù)的影響，做了四組不同工藝條件下S700MC低溫沖擊實(shí)驗(yàn)，卷取溫度都選擇為590℃，做系列沖擊實(shí)驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表3，表4，表5。

表3 加熱和粗軋參數(shù)

表4 精軋卷取參數(shù)

表5 低溫沖擊性能

1號(hào)試樣系列沖擊值見(jiàn)圖4，零度以上沖擊不小于47 J，性能波動(dòng)較大，性能不理想。

圖4 1號(hào)試樣系列沖擊值

2號(hào)試樣沖擊值見(jiàn)下頁(yè)圖5，-40℃沖擊不小于47 J，-60℃沖擊有1個(gè)試樣46.93 J，性能界限值，按照標(biāo)準(zhǔn)合格。

3號(hào)試樣沖擊值見(jiàn)圖6，-60℃沖擊不小于47 J，性能穩(wěn)定，合格。

4號(hào)試樣沖擊值見(jiàn)圖7，-60℃沖擊不小于47 J，性能穩(wěn)定，合格。

實(shí)驗(yàn)的金相圖片見(jiàn)圖8。

圖5 2號(hào)試樣系列沖擊值

圖6 3號(hào)試樣系列沖擊值

圖7 4號(hào)試樣系列沖擊值

1號(hào)和2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)試樣相比，虛設(shè)機(jī)架后，晶粒度有一定程度的細(xì)化，晶粒較均勻，低溫沖擊性能提高。

圖8 實(shí)驗(yàn)樣品的500倍金相圖片

4 結(jié)語(yǔ)

1）卷取溫度在590 ～680℃時(shí)，卷取溫度越低材料低溫沖擊韌性越好。

2）層冷冷卻速度快對(duì)材料的低溫沖擊性能有利。

3）精軋后段累計(jì)變形量增大對(duì)低溫沖擊性能有利。

通過(guò)上述實(shí)驗(yàn)，確定合理的控軋控冷工藝，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)鋼性能穩(wěn)定生產(chǎn)。