1 前言

　　工程機械用鋼板因承受(shou)砂土、礦(kuang)石磨損(sun)及為了實現結(jie)構輕(qing)量化，迫切要求(qiu)提高強度和耐磨性。

　　近年，為(wei)了(le)將這(zhe)類(lei)(lei)鋼(gang)板(ban)(ban)用(yong)于寒(han)冷(leng)地區而(er)需確保其低(di)溫(wen)(wen)韌性(xing)；為(wei)改(gai)善其施工性(xing)而(er)需降低(di)焊接時的預(yu)熱溫(wen)(wen)度；很多場合(he)還須改(gai)善其彎曲加工性(xing)。為(wei)了(le)滿足這(zhe)些需求，JFE公司開(kai)發了(le)2種耐磨鋼(gang)板(ban)(ban)和(he)1種高(gao)強度鋼(gang)板(ban)(ban)。下面概要介(jie)紹這(zhe)類(lei)(lei)LE系列(lie)鋼(gang)板(ban)(ban)的開(kai)發及性(xing)能。

　　2 開發過程

　　工程機械用耐磨鋼板360LE和(he)500LE的(de)(de)(de)厚(hou)度分別為6～19mm和(he)19.1～32mm兩大類；其表面硬度分別為361～440和(he)447～556；根據2個鋼種(zhong)各自不同厚(hou)度范圍的(de)(de)(de)Ceq要求，360LE薄的(de)(de)(de)應≤0.40%而(er)厚(hou)的(de)(de)(de)應≤0.43%，500LE薄的(de)(de)(de)≤0.55%，而(er)厚(hou)的(de)(de)(de)應≤0.58%。

　　780MPa級高強度(du)(du)(du)鋼板厚度(du)(du)(du)分為6～19mm和19.1～32mm兩(liang)大類；其強度(du)(du)(du)目標(biao)均(jun)為YS≥685MPa、TS＝780～930MPa；Ceq根據不同厚度(du)(du)(du)范圍(wei)分別規定(ding)為≤0.40%和≤0.43%。

　　上述兩種系列鋼板均須確(que)(que)保－40℃低溫(wen)沖(chong)擊吸(xi)收能(neng)優良(liang)；而(er)且，都(dou)將Ceq進行了適(shi)當降低，以(yi)確(que)(que)保焊接性能(neng)。

　　進行與耐磨性密切相關的高硬度(du)化研究結果表(biao)明，鋼板硬度(du)主要(yao)由鋼中(zhong)含C量(liang)(liang)（下稱(cheng)〔C〕）及(ji)淬(cui)火(huo)處理后鋼中(zhong)M（馬氏體）量(liang)(liang)決定。因此，為了獲得目(mu)標(biao)硬度(du)，在成分設計中(zhong)同(tong)時確(que)保〔C〕和完全M量(liang)(liang)是重(zhong)要(yao)的。

　　將〔C〕＝0.10%～0.30%的多(duo)種鋼板淬火而產生了完(wan)全M組織后測(ce)定了表(biao)面(mian)硬度(du)。在(zai)確定目標硬度(du)HBW分別(bie)≥361和(he)≥477的同時，決(jue)定控制最低(di)的〔C〕分別(bie)為0.14%和(he)0.26%。

　　為(wei)了(le)用(yong)DI評價鋼的(de)(de)淬透性(xing)，將開(kai)發最(zui)大目標(biao)厚(hou)(hou)度32mm鋼板能(neng)獲(huo)得完全M組(zu)織作為(wei)前提進行了(le)研(yan)究。并(bing)調查了(le)不同化學成分的(de)(de)鋼獲(huo)得完全M組(zu)織的(de)(de)臨界(jie)冷速(su)。結(jie)果表明，在最(zui)大目標(biao)板厚(hou)(hou)32mm的(de)(de)冷速(su)下，只有確保(bao)DI≥45mm，才能(neng)在淬火后獲(huo)得完全M組(zu)織。并(bing)且，在耐磨鋼板內高硬度鋼上(shang)，為(wei)了(le)防(fang)止(zhi)容易(yi)產(chan)生(sheng)的(de)(de)延遲斷裂(lie)和淬裂(lie)，應(ying)盡量減輕其(qi)熱處(chu)理(li)應(ying)變，即適(shi)當控制(zhi)冷卻速(su)度和終冷溫度。

　　以(yi)Nb、Ti、V為代(dai)表的(de)(de)(de)(de)微合金化元素，通過(guo)固(gu)溶原子(zi)的(de)(de)(de)(de)拖曳作用(yong)(yong)和沉淀物的(de)(de)(de)(de)阻塞作用(yong)(yong)，促(cu)進了A晶粒(li)的(de)(de)(de)(de)細化；而且，其向A中的(de)(de)(de)(de)固(gu)溶還有提高鋼淬(cui)透性的(de)(de)(de)(de)效果(guo)。在進行(xing)能(neng)獲得這些效果(guo)的(de)(de)(de)(de)合金設計時，還研究(jiu)了如(ru)何控制連鑄板坯加熱(re)溫度、控軋與熱(re)處理以(yi)細化A晶粒(li)的(de)(de)(de)(de)問題。

　　由于使用了(le)(le)上(shang)述的(de)(de)(de)A晶(jing)粒細化技術，使原來粗大到40～50μm的(de)(de)(de)原始A晶(jing)粒細化到約20μm以下。進一步從在－196℃實施夏(xia)比沖擊試驗中、人為(wei)產生(sheng)脆性(xing)斷裂時的(de)(de)(de)斷面(mian)顯微組織(zhi)觀察可(ke)知(zhi)，較之原來鋼(gang)，開(kai)發鋼(gang)的(de)(de)(de)凹凸不(bu)平變(bian)小了(le)(le)，這是支配(pei)韌性(xing)的(de)(de)(de)晶(jing)包尺寸(cun)變(bian)細的(de)(de)(de)結果(guo)。因此可(ke)以確認晶(jing)包尺寸(cun)隨(sui)原始A晶(jing)粒的(de)(de)(de)細化而變(bian)小。

　　關于原(yuan)(yuan)(yuan)始(shi)A晶粒(li)尺寸(cun)對－40℃夏比沖擊吸收能（VE－40℃)的(de)(de)影響研究表明(ming)，所開(kai)發的(de)(de)0.15%C－M鋼(gang)(gang)因采用了微合金化(hua)和TMCP（即(ji)(ji)控冷控軋(ya)）技術，使(shi)鋼(gang)(gang)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)始(shi)A晶粒(li)細(xi)化(hua)到20μm，從而(er)使(shi)VE－40℃大幅(fu)提高到了175～180J（即(ji)(ji)使(shi)細(xi)化(hua)到30μm也有(you)90～98J）；而(er)原(yuan)(yuan)(yuan)來鋼(gang)(gang)因原(yuan)(yuan)(yuan)始(shi)A晶粒(li)尺寸(cun)為30～50μm，故其VE－40℃僅有(you)大約20～45J（僅為開(kai)發鋼(gang)(gang)最高值的(de)(de)大約1/8～1/4、最低(di)值的(de)(de)1/4～1/2）。這表明(ming)，只要采取措(cuo)施將開(kai)發鋼(gang)(gang)的(de)(de)原(yuan)(yuan)(yuan)始(shi)A晶粒(li)細(xi)化(hua)到30μm甚至20μm以下(xia)，即(ji)(ji)可(ke)大幅(fu)改善低(di)溫韌性(xing)。

　　3 開發鋼板性能

　　為了(le)查明開發鋼(gang)板(ban)的(de)焊(han)接性(xing)能(neng)，分別采用厚度(du)(du)19mm的(de)360LE和(he)20mm的(de)500LE鋼(gang)板(ban)進(jin)行了(le)Y型坡口(kou)焊(han)接冷裂試驗。結(jie)果表(biao)(biao)明，無論是在哪(na)種預熱溫度(du)(du)下進(jin)行焊(han)接，兩種鋼(gang)板(ban)都(dou)沒有產生表(biao)(biao)面和(he)內部等焊(han)裂紋，從而顯示了(le)優良的(de)焊(han)接性(xing)能(neng)。

　　360LE與(yu)500LE鋼板(ban)(ban)的(de)布(bu)氏硬度(du)與(yu)夏比沖擊(ji)試驗結果表明(ming)(ming)，兩種(zhong)鋼的(de)硬度(du)HBW10/3000分別為361～440和477～556，都與(yu)原來(lai)鋼相(xiang)當(dang)；然而，兩種(zhong)開發(fa)鋼板(ban)(ban)的(de)低(di)溫(wen)沖擊(ji)吸(xi)收能V　　E－40℃卻分別高達(da)45～70J和45J左(zuo)右，遠高于原來(lai)鋼的(de)20J左(zuo)右。這表明(ming)(ming)開發(fa)鋼板(ban)(ban)的(de)硬度(du)高且(qie)低(di)溫(wen)韌性優良；是世(shi)界上最先確保－40℃低(di)溫(wen)韌性的(de)產品，可(ke)(ke)用于寒冷地區；由于提高了耐沖擊(ji)損傷性，可(ke)(ke)實現工程機械部件材料(liao)的(de)長壽命(ming)化。

　　由(you)于本開發鋼板(ban)采用了以Nb、V、Ti為主(zhu)的(de)微合金化技術(shu)和超級在線高速冷(leng)卻(que)為代表的(de)形變(bian)熱(re)處理.控制熱(re)處理技術(shu)，使780MPa級高強度鋼板(ban)780LE的(de)低(di)溫韌性(xing)獲得了極大提高。

　　780LE鋼(gang)板(ban)(ban)的(de)TS（抗拉強度(du)）與原(yuan)來鋼(gang)相當(dang)，都(dou)大約(yue)為(wei)820～840MPa；其YS（屈服強度(du)）為(wei)750～810MPa，略高于原(yuan)來鋼(gang)的(de)750～775MPa。關(guan)鍵是780LE鋼(gang)板(ban)(ban)的(de)低(di)溫沖擊性能(neng)量化指標VE－40℃＝230～270J（均值250J），其特點是波動(dong)范圍(wei)小，說(shuo)明性能(neng)穩定(ding)；而且，在板(ban)(ban)厚12～32mm范圍(wei)內(nei)，越(yue)厚的(de)鋼(gang)板(ban)(ban)韌性越(yue)高。而原(yuan)來鋼(gang)板(ban)(ban)的(de)VE－40℃僅(jin)為(wei)60～100J，按均值計(ji)算僅(jin)為(wei)開(kai)發(fa)鋼(gang)板(ban)(ban)的(de)1/3；且在板(ban)(ban)厚18～40mm范圍(wei)內(nei)，其韌性值隨厚度(du)的(de)上升而下降。

　　4 結語

　　在工程機械用耐磨鋼板和高強度鋼板領域，在世界上首先保證了－40℃低溫韌性的JFE－EH360LE/500LE和JFE－HITEN780LE(LE系列）開發鋼板，除可在寒冷地區使用之外，其耐沖擊性和安全性也優良，且因適度降低了Ceq值而具有優良的焊接施工性。
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