TH550—NQ—Ⅱ耐候鋼焊接盤條組織的研究

孫巍巍　戴景杰　王阿敏

摘 要：近年來，耐候鋼以其優(yōu)良的耐腐蝕性而被廣泛的應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域，降低了因鋼鐵腐蝕而遭受的損耗。耐候鋼焊材具有較大的市場需求。文章通過金相組織觀察，分析了終軋溫度對TH550-NQ-Ⅱ盤條組織的影響。結(jié)果表明，終軋溫度較高的盤條和溫度較低的盤條中都存在夾雜物，這些夾雜物呈現(xiàn)顆粒狀或黑色斑點(diǎn)，其中在終軋溫度為900℃的試樣中，夾雜物主要以為FeO為主。同時(shí)在掃描電鏡下也能看出溫度低的組織更加細(xì)化，晶粒的細(xì)化能有利于基體提高力學(xué)性能和抗裂紋能力。所以850℃終軋所獲得的盤條性能會(huì)優(yōu)于900℃所獲得的盤條。

關(guān)鍵詞：耐候鋼；冶金工藝；組織；TH550-NQ-Ⅱ

耐候鋼的研究起源于歐美。據(jù)德國的學(xué)者Daeves記載，發(fā)現(xiàn)Cu能提高材料耐腐蝕性的人是Vazie，1822年申請過的專利中描述到將黃銅加入到鑄鐵中，設(shè)備的耐腐蝕性得到了極大的提高，而在其中的Cu含量約為0.07%。1836年Stenge發(fā)現(xiàn)含0.2%～0.4%Cu的鐵車軌道上的氧化皮不易脫落，覆蓋著平滑、緊密、又具有粘附性的銹層。

目前我國的耐候鋼主要有三個(gè)大的系列：Cu-P-RE系、Cu-P系和Cu-P-Ni-Cr系。Cu-P-RE系列經(jīng)多年的使用后，顯示出其性能好、價(jià)格低等特點(diǎn)，這系鋼的典型牌號是Q295GNH（即原國標(biāo)牌號09CuPRE和09CuPTiRE等）。

鋼鐵工業(yè)的發(fā)展離不開軋制技術(shù)，是其發(fā)展取得成果重要因素之一?？剀埧乩浼夹g(shù)又被稱作熱機(jī)械軋制技術(shù)（TMCP），其特點(diǎn)就是將鋼材的熱變形和相變相結(jié)合，具有顯著的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。TMCP技術(shù)在我國的發(fā)展時(shí)間較晚，開始于20世紀(jì)60年代初年，在變形奧氏體相變機(jī)制、強(qiáng)韌化機(jī)制、變形奧氏體再結(jié)晶規(guī)律、微量元素的作用、碳化物析出規(guī)律及其定量分析等都取得了巨大成就，在一些方面甚至已經(jīng)接近或者達(dá)到國際的水平。

文章針對耐候鋼焊材TH550-NQ-Ⅱ盤條在不同冶金工藝參數(shù)下的組織進(jìn)行研究。通過對其內(nèi)部組織觀察以及成分分析，尋找焊接盤條力學(xué)性能存在差異的原因，進(jìn)一步為優(yōu)化其冶金工藝參數(shù)提供理論依據(jù)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

本試驗(yàn)研究材料為耐候鋼焊材TH550-NQ-Ⅱ盤條，直徑為5.5mm，控軋控冷過程中終軋溫度分別為900℃和850℃。分別切取兩種不同終軋溫度（900℃、850℃）的焊接盤條的頭、尾兩個(gè)部分，經(jīng)過切割加工成長度約為10mm的盤條試樣。將試樣使用XQ-2B金相鑲嵌機(jī)，加入電木粉進(jìn)行鑲嵌制成金相試樣。

2 結(jié)果分析

2.1 金相組織分析

終軋溫度為900℃、850℃頭、尾的顯微組織分別如圖3-1（a）、（b）、（c）、（d）所示，均是由多邊鐵素體、貝氏體以及少量珠光體組成。

終軋溫度的不同，使其組織的晶粒大小產(chǎn)生一定的差別，終軋溫度越低，其晶粒度越小。其原因在于終軋溫度越低，再結(jié)晶的形核與長大時(shí)間越短，導(dǎo)致同樣的退火工藝的試樣的晶粒度越小。同時(shí)，在奧氏體的相變區(qū)軋制變形的過程中，引入亞結(jié)構(gòu)和晶體缺陷，在二者的精軋初始溫度、精軋區(qū)累積變形量等其他工藝參數(shù)的變化都相同的情況下，終軋溫度較低的850℃終軋工藝所造成的加工硬化缺陷必然會(huì)更多；同時(shí)發(fā)生在未再結(jié)晶區(qū)奧氏體晶粒內(nèi)部的回復(fù)也會(huì)使位錯(cuò)等缺陷減少，而高溫終軋要比低溫終軋?jiān)斐苫貜?fù)更加明顯。所以低溫軋制會(huì)引入的缺陷更多，從而細(xì)化晶粒。

2.2 夾雜物掃描電鏡分析

3 結(jié)語

在控軋控冷其它冶金工藝參數(shù)不變的情況下，終軋溫度為850℃的焊接盤條試樣，其平均晶粒度大小頭部約為12.60μm，尾部約為11.425μm；終軋溫度為900℃的焊接盤條試樣，其平均晶粒度頭部約為19.53μm，尾部約為16.20μm。相比溫度較高的TH550-NQ-Ⅱ盤條，終軋溫度較低的TH550-NQ-Ⅱ盤條所獲得的晶粒更加細(xì)化，使鋼的韌性得到提高。

通過能譜儀的分析可以看出，終軋溫度較高的盤條和溫度較低的盤條其中都存在夾雜物，這些夾雜物呈顆粒狀或者呈現(xiàn)出黑色斑點(diǎn)，其均以氧化物為主，其中在終軋溫度為900℃的試樣中，夾雜物主要以為FeO為主。同時(shí)在掃描電鏡下也能看出溫度低的組織更加細(xì)化，從而使所得盤條的抗拉強(qiáng)度與屈服強(qiáng)度降低，延展率升高。

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