工程机械用钢热轧工艺研究

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工程机械是国民生产中重要的组成部分，随着经济的快速发展，工程机械行业也成为机械行业中发展最快的一部分。因此，在工程机械中对钢铁产品的性能和质量也提出了更高的要求，对所用钢的强度越来越高。为了满足对工程机械用钢高强度的要求，国内外陆续开发了ULCB钢和HSLA钢等种类。目前，在先进工业国家中已经采用590～950MPa抗拉强度的高强度焊接钢和1080MPa及以上的耐磨钢，在工程机械中采用这些高强度钢可以有效提高工程机械的使用寿命和使用能力和效率，同时可以减少本身的重量，提高能源使用效率。高强度工程机械用钢要求其不仅强度高、韧性良好，同时由于工程机械大多采用焊接的方法连接，所以又要求高强度工程机械用钢具有较好的成型性和可焊接性。在钢铁材料中强度的强化主要有细晶强化、固溶强化、析出强化等不同机制作用，而在高强度工程机械用钢中，一般同时将多种强化方式结合从而达到对高强度工程机械用钢强度的要求。最初国内屈服强度在600MPa以上的高强度工程机械用钢都是采用淬火和回火的工艺制备的，而随着微合金钢冶炼和其它生产技术的发展，出现了以热轧生产高强度钢板的技术。热轧生产的钢板具有更加稳定的性能和表面质量，同时避免了调制板在质量上的缺点，而且热轧过程去除了热处理过程，从而使得生产过程周期短，成本降低。但是，目前在采用热轧生产工程机械用高强度钢时常遇到控冷能力、卷取能力等问题。因此，本文以PQ600型高强度工程机械用钢为对象，分析研究合适的热轧工艺参数，观察不同热轧后PQ600高强度钢的微观组织形貌和晶粒度，以从微观结构角度分析热轧工艺对工程机械用高强度钢的组织和性能的影响，并对其进行分析，从而为生产出性能优良、质量稳定的PQ600高强度工程机械用钢提高借鉴。

1实验材料与方法

本实验用的PQ600型高强度工程机械结构用钢化学成分。首先将钢材加工成直径为准10mm，高度为10mm的圆柱状，然后将样品以10℃/min加热到1260、1230、1200、1170℃，并分别保温10、15、20、25、30min，然后水冷，用OlympusPme-323UN光学显微镜观察样品中奥氏体的晶粒度。将钢板加热到1200℃，然后冷却到不同温度后进行热轧(开轧温度1010、950℃，压下率分别为10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%)并将轧制后的样品进行水冷，用OlympusPme-323UN光学显微镜观察样品的组织结构和晶粒度。

2实验结果及讨论

2．1温度和保温时间对晶粒度的影响

是不同温度和保温时间对PQ600高强度工程机械用钢中奥氏体晶粒度大小的影响曲线。从图中可以看出，在温度升高到1170℃以后，保温时间对奥氏体的晶粒度影响较小，随着保温时间的延长，奥氏体的晶粒度基本上变化不大。而随着温度的升高，奥氏体的晶粒度总体水平不断增加，当温度升高到1200℃时，奥氏体的晶粒度小于3.5级，随着温度的继续升高到1260℃时，PQ600中的奥氏体晶粒度到了3.0级左右。这是由于PQ600中强度的提高主要依靠微量元素铌和钛的析出，为了获得较高的强度，必须使铌和钛在升温过程中固溶，同时抑制奥氏体晶粒的异常长大。因此，根据可以确定此温度在1170℃左右。

2．2开轧温度和压下率对晶粒度的影响

PQ600高强度工程机械钢在不同开轧温度和压下率时晶粒的变化。从表中可以看出，当开轧温度为1010℃时，压下率小于30%时，PQ600中奥氏体出现再结晶现象，导致晶粒大小不一致；而当压下率大于30%以后，奥氏体的晶粒度较大。当开轧温度为950℃时，由于奥氏体的再结晶在很短的时间发生，没有产生应变的积累，所以要使在950℃的开轧温度下奥氏体充分的再结晶，必须使压下率在30%以上。对于样品中晶粒度无法评级的现象，试样中存在着较多的变形带，属于未再结晶的组织，从而导致了晶粒度无法计算。

2．3卷取温度对PQ600组织结构的影响

是开轧温度950℃、压下率40%时不同卷取温度PQ600钢的金相组织。从图中可以看出，当在580℃卷取时，PQ600中出现大量的贝氏体组织，而到卷取温度600～720℃时，在PQ600的组织中则出现了铁素体和珠光体两种组织结构。且随温度升高，铁素体的晶粒长大。因此，适当降低卷取温度有利于获得晶粒尺寸较小的铁素体，这主要是由于随着卷取温度的降低，组织中的过冷度增加，晶粒的形核驱动力增大，导致铁素体形核速率增加，达到晶粒细化的目的。

3结论

(1)在温度升高到1170℃以后，保温时间对奥氏体的晶粒度影响较小，而随着温度的升高，奥氏体的晶粒度不断增大。

(2)当开轧温度为1010℃、变形量小于30%时，PQ600钢中奥氏体出现再结晶现象，导致晶粒大小不一致；而当变形量大于30%以后，奥氏体的再结晶较为完全，此时奥氏体的晶粒度较为均匀；当开轧温度为950℃时，必须使变形量在30%以上才能使奥氏体充分再结晶。

(3)随着变形速率的增加，PQ600钢中的晶粒尺寸逐渐变小，并且在晶界处锯齿状的变形越来越多。

(4)卷取温度在600℃时，组织中则出现了铁素体和珠光体两种结构，随温度升高，铁素体晶粒长大。因此，适当降低卷取温度有利于获得晶粒尺寸较小的铁素体。

作者：熊江 单位：重庆三峡职业学院