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高耐候热轧H型钢组织和强韧性能研究

李振华  
【摘要】:随着我国铁路运输的快速发展,铁道行业上使用的耐候型钢和板材迫切需要在耐候性能和强度的结合上进一步升级。高耐候钢的腐蚀速率需要达到一般钢材腐蚀速率的30%以下。耐候性能的提高需要在钢材中加入Cr、Ni、Cu等合金元素,同时需要降低C的含量,在工艺上需要采用TMCP技术并减小轧后冷却速度,这些要求对于H型钢的生产造成很大的难度。鉴于此,本文根据铁路车辆对高强高耐候H型钢的性能要求,针对马钢H型钢生产线的具体工艺装备特点,设计了三种不同C、Cr成分体系的试验钢,开展以下试验:采用金相法并结合热膨胀法绘制了试验钢的CCT曲线,分析了试验钢连续冷却转变及性能变化规律。结果表明:Cr含量较低的1号试验钢的铁素体转变区域较大,3种试验钢的珠光体转变区域均较小,C含量较低的2号试验钢,在试验冷速范围内,未出现马氏体转变。从强度角度分析,1号试验钢单纯满足抗拉强度的冷却速率应小于等于1℃/s,2号试验钢单纯满足抗拉强度的冷却速率应大于等于0.5℃/s,3号试验钢单纯满足抗拉强度的冷却速率应小于等于0.2℃/s。通过热模拟压缩实验,研究了变形温度、变形程度和冷却速率对组织转变和性能的影响。结果表明:从组织形态来看,1号试验钢在低温、大变形、慢冷速条件下,获得细小铁素体、少量珠光体与细小贝氏体组织,其组织强韧性较好,其较佳形变工艺方案为:形变温度为800~850℃、压下率大于30%,冷却速率在0.5~1℃/s之间。2号试验钢在慢冷速或大变形、中等冷速条件下,获得铁素体、贝氏体和少量珠光体组织,其组织强韧性较好,其较佳形变工艺方案为:冷速0.5~1℃/s或压下率大于50%,冷却速率为2℃/s左右。3号试验钢在800~850℃形变60%以上,并且冷却速率小于0.5℃/s才能获得强韧性较好的细小铁素体和贝氏体的组织。根据上述研究结果,在确保耐候性的基础上,为获得满足高耐候钢的强韧性能,对3号试验钢进行成分优化,重点研究了回火工艺对高耐候热轧H型钢组织及力学性能的影响。结果表明:回火后试验钢的韧性得到显著改善,延伸率有了显著提高,屈服强度随着回火温度的升高逐渐降低,抗拉强度随着回火温度的升高先是略微升高,然后降低;在450℃回火时,试验钢的冲击功最高,满足试验钢在-40℃的冲击功≥27J的设计要求。通过对力学性能的综合考量,试验钢的最佳回火工艺为回火温度450℃保温60 min。


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