1 前言
工程機械用鋼板因承受砂土、礦石磨損及為了實現(xiàn)結構輕量化，迫切要求提高強度和耐磨性。
近年，為了將這類鋼板用于寒冷地區(qū)而需確保其低溫韌性；為改善其施工性而需降低焊接時的預熱溫度；很多場合還須改善其彎曲加工性。為了滿足這些需求，JFE公司開發(fā)了2種耐磨鋼板和1種高強度鋼板。下面概要介紹這類LE系列鋼板的開發(fā)及性能。
2 開發(fā)過程
工程機械用耐磨鋼板360LE和500LE的厚度分別為6～19mm和19.1～32mm兩大類；其表面硬度分別為361～440和447～556；根據2個鋼種各自不同厚度范圍的Ceq要求，360LE薄的應≤0.40%而厚的應≤0.43%，500LE薄的≤0.55%，而厚的應≤0.58%。
780MPa級高強度鋼板厚度分為6～19mm和19.1～32mm兩大類；其強度目標均為YS≥685MPa、TS＝780～930MPa；Ceq根據不同厚度范圍分別規(guī)定為≤0.40%和≤0.43%。
上述兩種系列鋼板均須確保－40℃低溫沖擊吸收能優(yōu)良；而且，都將Ceq進行了適當降低，以確保焊接性能。
進行與耐磨性密切相關的高硬度化研究結果表明，鋼板硬度主要由鋼中含C量（下稱〔C〕）及淬火處理后鋼中M（馬氏體）量決定。因此，為了獲得目標硬度，在成分設計中同時確保〔C〕和完全M量是重要的。
將〔C〕＝0.10%～0.30%的多種鋼板淬火而產生了完全M組織后測定了表面硬度。在確定目標硬度HBW分別≥361和≥477的同時，決定控制最低的〔C〕分別為0.14%和0.26%。
為了用DI評價鋼的淬透性，將開發(fā)最大目標厚度32mm鋼板能獲得完全M組織作為前提進行了研究。并調查了不同化學成分的鋼獲得完全M組織的臨界冷速。結果表明，在最大目標板厚32mm的冷速下，只有確保DI≥45mm，才能在淬火后獲得完全M組織。并且，在耐磨鋼板內高硬度鋼上，為了防止容易產生的延遲斷裂和淬裂，應盡量減輕其熱處理應變，即適當控制冷卻速度和終冷溫度。
以Nb、Ti、V為代表的微合金化元素，通過固溶原子的拖曳作用和沉淀物的阻塞作用，促進了A晶粒的細化；而且，其向A中的固溶還有提高鋼淬透性的效果。在進行能獲得這些效果的合金設計時，還研究了如何控制連鑄板坯加熱溫度、控軋與熱處理以細化A晶粒的問題。
由于使用了上述的A晶粒細化技術，使原來粗大到40～50μm的原始A晶粒細化到約20μm以下。進一步從在－196℃實施夏比沖擊試驗中、人為產生脆性斷裂時的斷面顯微組織觀察可知，較之原來鋼，開發(fā)鋼的凹凸不平變小了，這是支配韌性的晶包尺寸變細的結果。因此可以確認晶包尺寸隨原始A晶粒的細化而變小。
關于原始A晶粒尺寸對－40℃夏比沖擊吸收能（VE－40℃)的影響研究表明，所開發(fā)的0.15%C－M鋼因采用了微合金化和TMCP（即控冷控軋）技術，使鋼的原始A晶粒細化到20μm，從而使VE－40℃大幅提高到了175～180J（即使細化到30μm也有90～98J）；而原來鋼因原始A晶粒尺寸為30～50μm，故其VE－40℃僅有大約20～45J（僅為開發(fā)鋼最高值的大約1/8～1/4、最低值的1/4～1/2）。這表明，只要采取措施將開發(fā)鋼的原始A晶粒細化到30μm甚至20μm以下，即可大幅改善低溫韌性。
3 開發(fā)鋼板性能
為了查明開發(fā)鋼板的焊接性能，分別采用厚度19mm的360LE和20mm的500LE鋼板進行了Y型坡口焊接冷裂試驗。結果表明，無論是在哪種預熱溫度下進行焊接，兩種鋼板都沒有產生表面和內部等焊裂紋，從而顯示了優(yōu)良的焊接性能。
360LE與500LE鋼板的布氏硬度與夏比沖擊試驗結果表明，兩種鋼的硬度HBW10/3000分別為361～440和477～556，都與原來鋼相當；然而，兩種開發(fā)鋼板的低溫沖擊吸收能V E－40℃卻分別高達45～70J和45J左右，遠高于原來鋼的20J左右。這表明開發(fā)鋼板的硬度高且低溫韌性優(yōu)良；是世界上最先確保－40℃低溫韌性的產品，可用于寒冷地區(qū)；由于提高了耐沖擊損傷性，可實現(xiàn)工程機械部件材料的長壽命化。
由于本開發(fā)鋼板采用了以Nb、V、Ti為主的微合金化技術和超級在線高速冷卻為代表的形變熱處理.控制熱處理技術，使780MPa級高強度鋼板780LE的低溫韌性獲得了極大提高。
780LE鋼板的TS（抗拉強度）與原來鋼相當，都大約為820～840MPa；其YS（屈服強度）為750～810MPa，略高于原來鋼的750～775MPa。關鍵是780LE鋼板的低溫沖擊性能量化指標VE－40℃＝230～270J（均值250J），其特點是波動范圍小，說明性能穩(wěn)定；而且，在板厚12～32mm范圍內，越厚的鋼板韌性越高。而原來鋼板的VE－40℃僅為60～100J，按均值計算僅為開發(fā)鋼板的1/3；且在板厚18～40mm范圍內，其韌性值隨厚度的上升而下降。
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(fā)鋼板，除可在寒冷地區(qū)使用之外，其耐沖擊性和安全性也優(yōu)良，且因適度降低了Ceq值而具有優(yōu)良的焊接施工性。
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