S700MC低温冲击韧性的浅析

陆凤慧 ， 王 浩

（1.北京科技大学材料科学与工程学院， 北京 100083； 2.河钢承钢板带事业部， 河北 承德 067002）

S700MC是热轧冷成型钢，具有较高的强度、塑性和韧性，用于工程机械、汽车结构等方面，具有广阔的应用前景。在S700MC诸多性能要求中，低温冲击韧性对材料的使用显得尤其重要，河钢承钢生产的S700MC采用微合金的成分设计和控轧控冷的生产方法，研究轧制参数对低温冲击韧性的影响，找到影响材料低温韧性的因素，总结出完整的控轧控冷的生产方法，实现材料强度韧性良好S700MC材料，满足客户需要。

1 材料成分设计

S700MC采用低碳高猛和复合微合金化的成分设计，具体成分见表1。

表1 S700MC的成分设计 %

成分设计的总体思路采用微合金元素的细化晶粒、析出强化的原理，采用低碳高锰的成分设计，洁净钢的冶炼控制思路，研究轧制参数的对产品低温冲击性能的影响，实现700 MPa级别S700MC的性能稳定。

2 生产过程

S700MC生产工艺路线:铁水→复合喷吹脱硫→转炉提钒（脱磷）→顶底复吹转炉冶炼→钢包炉精炼→连铸→加热→高压水除鳞→粗轧→热卷箱→高压水除鳞→7机架精轧→层流冷却→地下卷取机卷取。

冶炼过程采用高洁净度的控制方法，铁水预处理后，w（S）＜0.020%，大幅度降低后续脱硫压力，转炉出钢过程要求钢流圆滑，出钢过程采用滑板挡渣或挡渣器挡渣出钢，出钢时严禁钢渣混出。出钢时间控制在5 ～8 min。连铸浇铸采用氩气保护，控制氮、氧等气体和夹杂物的产生，实现洁净钢的生产。

由于铌的碳氮化合物在高温是完全固溶状态，氮化钛在液态开始析出，碳氮化钛在高温嫩巩固实现较高的固溶度，为了实现微合金元素在奥氏体充分固溶，通过多次试验跟踪，板坯加热温度采用1 240 ～1 280℃控制，在炉时间140 ～220 min，在粗轧RDT温度大约1 060 ～1 120℃。

根据S700MC化学成分设计，在1780生产线进行在加热温度不变，变形程度不变的前提下，在不同终轧温度对钢板力学性能的影响。进行在800 ～920℃之间，通过调整不同的终轧温度，分析在加热温度不变，变形程度不变的前提下，不同终轧温度对钢板力学性能的影响。

3 轧制过程中影响低温冲击韧性的因素

3.1 卷曲温度的影响

为了研究卷曲温度，采用前段集中冷却，卷曲温度TC为680℃、650℃、620℃、590℃进行试验，实验结果见表2。

表2 不同卷曲温度S700MC的力学性能

从表2分析得:卷曲温度高，力学性能高，冲击性能低，卷曲温度590℃低温冲击性能良好（见图1，图 2）。

图1 力学性能和卷曲温度关系

图2 卷曲温度和低温冲击性能的关系

从图2得:随着卷取温度的上升，低温冲击性能快速下降，Tc在650℃以上时，S700MC冲击功下降，材料脆性较强，不能满足低温使用要求。

根据不同卷取温度，检测S700MC的组织性况，金相检测照片见图3（TC实际温度590℃、620℃、650℃、680℃）。

图3 不同卷取温度的金相图

随着卷曲温度增大，材料晶粒度明显粗大。

3.2 轧制参数的影响

针对轧制参数的影响，做了四组不同工艺条件下S700MC低温冲击实验，卷取温度都选择为590℃，做系列冲击实验，结果见表3，表4，表5。

表3 加热和粗轧参数

表4 精轧卷取参数

表5 低温冲击性能

1号试样系列冲击值见图4，零度以上冲击不小于47 J，性能波动较大，性能不理想。

图4 1号试样系列冲击值

2号试样冲击值见下页图5，-40℃冲击不小于47 J，-60℃冲击有1个试样46.93 J，性能界限值，按照标准合格。

3号试样冲击值见图6，-60℃冲击不小于47 J，性能稳定，合格。

4号试样冲击值见图7，-60℃冲击不小于47 J，性能稳定，合格。

实验的金相图片见图8。

图5 2号试样系列冲击值

图6 3号试样系列冲击值

图7 4号试样系列冲击值

1号和2号、3号、4号试样相比，虚设机架后，晶粒度有一定程度的细化，晶粒较均匀，低温冲击性能提高。

图8 实验样品的500倍金相图片

4 结语

1）卷取温度在590 ～680℃时，卷取温度越低材料低温冲击韧性越好。

2）层冷冷却速度快对材料的低温冲击性能有利。

3）精轧后段累计变形量增大对低温冲击性能有利。

通过上述实验，确定合理的控轧控冷工艺，实现高强钢性能稳定生产。