Q345E与20钢异种钢管氩电联焊工艺研究

采用氩电联焊对Q345E和20钢异种钢管进行焊接试验及焊接接头力学性能测试。结果表明:Q345E和20钢异种钢管焊接接头具有良好的工艺性能,X射线探伤不低于Ⅱ级,抗拉强度分别为542 MPa和536 MPa,-20℃冲击功不低于33 J,侧弯试样弯曲面焊缝和热影响区没有裂纹,满足NB/T 47014—2011要求。

钛微合金化Q345E钢的试验研究

采用钛微合金化技术生产出具有较高屈服强度和良好低温冲击韧性的Q345E钢,其组织均以铁素体+珠光体+少量回火索氏体组成。缓冷和快冷试验结果表明钛微合金化Q345E具有较高的性能稳定性,强度增加主要是Ti细晶强化及沉淀强化作用引起的,研究为钛微合金化钢的进一步推广作了有益尝试。

铌钒微合金化对风电法兰用Q345E钢析出相的影响

采用Thermo-Calc热力学计算软件,对铌钒微合金化风电法兰用Q345E钢在400～1600℃存在的平衡析出相以及铌、钒在奥氏体相中的固溶规律进行了计算,并探讨了碳、氮、铌、钒元素含量变化对析出相的影响.结果表明：风电法兰用Q345E钢在400～1600℃存在的主要平衡析出相为MnS、AlN、MX#1（富含铌）、MX#2（富含钒）和M7C3相;MX#1相的主要组成元素为铌、碳、氮和少量的钒、铬,MX#2相的主要组成元素为钒、碳、铌、氮和少量的铬;MX#1相析出量和析出温度主要受钢中铌含量的影响,而受碳、氮、钒含量的影响不大.TEM分析表明,风电法兰用Q345E钢轧后析出相尺寸变化范围为几纳米到100纳米,大颗粒析出相为近似于立方形的富铌MX#1相,小颗粒析出相是球形或椭圆形的富钒MX#2相,这同热力学计算所得的MX#1相和MX#2相成分与析出温度基本吻合.

Q345E厚板低温冲击性能不合原因分析与对策

针对首秦公司4300mm轧机生产60～85mm规格Q345E钢板低温冲击韧性不合问题,分析了其主要影响因素,指出钢板终轧温度高、粗轧道次压下量小,且轧后多采用空冷造成钢板带状组织严重,晶粒尺寸粗大是该问题的主要原因。在生产中通过增大粗轧道次压下率、降低精轧温度、采用水冷等措施,改善了Q345E厚板的低温冲击韧性,大大提高了产品的合格率。

微合金元素对Q345E棒材低温韧性的影响

在未控轧控冷的轧制工艺条件下,研究了Nb/V复合微合金化、Nb微合金化、V微合金化对Q345E棒材热轧态-40℃低温韧性的影响。结果表明,Nb/V复合微合金化钢和Nb微合金化钢强度高于V微合金化钢,V微合金化钢-40℃的低温韧性满足标准要求,Nb/V复合微合金化钢和Nb微合金化钢均不能满足标准要求。在未控轧控冷的工艺条件下,采用V微合金化Q345E钢是可行的。

正火温度对大截面锻材Q345E组织与低温韧性的影响

采用热膨胀法测定了Q345E材料的相变临界温度Ac1和Ac3,使用45 k W箱式电阻炉对Q345E试样进行了不同加热温度的正火处理,利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）和透射电子显微镜（TEM）观察了正火后试样的组织特征及其演变规律,分析了正火温度（T1）对组织与低温韧性的影响。结果表明,Q345E材料的Ac1约725℃、Ac3约861℃;当正火温度为820℃和850℃时,组织由针状珠光体和未发生重结晶的粗大原始铁素体构成;当正火温度≥880℃时,组织由重结晶后的铁素体和珠光体构成,随正火温度提高,组织尺寸逐渐增大;当正火温度为820-940℃时,随正火温度提高,冲击功先增加后降低。

Q345E-Z35高强度特厚钢板的研制

利用Q345连铸坯料，在某4300mm宽厚板轧机上针对Q345E—Z35钢种进行了厚80mm钢板的TM—CP工艺试验。结果表明，采用出炉温度在1150～1250℃，加热时间不超过230min，精轧开轧温度为770～810℃，终轧温度为740～780℃，轧后采用层流冷却，终冷温度为650～700℃，未再结晶区总压下率大于40％的工艺生产Q345E-Z35高强度厚板的屈服强度达到330MPa以上，伸长率达到30％以上，-40℃冲击功达80J以上，Z向断面收缩率大于45％，探伤达到2级探伤要求。实现了良好的强度、韧性和内部质量的结合，且不添加微合金元素Nb、V和Ti，工艺上省去了热处理工序，降低了生产成本。

热处理温度与冷却速度对热辗扩成形Q345E钢风电法兰中带状组织的影响

以热辗扩成形Q345E大型风电法兰中的带状组织为研究对象,通过对含带状组织Q345E钢试样分别在不同温度、不同冷却速度下进行热处理,应用光学显微镜与扫描电镜对不同条件热处理后材料的组织、成分进行了分析,并从温度及冷却速度对碳原子扩散距离的影响出发,探讨了二者对带状组织的影响机制。研究结果表明,提高冷却速度可以减轻带状组织,当冷却速度大于临界冷却速度1.3℃·s-1时带状组织消失。热处理温度对Q345E钢带状组织的影响规律性不强,然而其对材料晶粒度的影响明显。综合考虑热处理温度及冷却速度对碳原子扩散的协同作用,当处理温度为880℃、冷却速度为1.5℃·s-1时带状组织消失,且材料组织均匀,晶粒度为9级,升高热处理温度组织会不断粗化。

热处理对Q345E钢风电锻件组织和力学性能的影响

采用拉伸、冲击与微观组织分析等研究了Q345E钢风电锻件经不同热处理工艺的组织与力学性能。结果表明:在890℃淬火时,随着回火温度的升高,Q345E钢的强度逐渐下降,塑性和韧性逐渐增加;在550℃回火时,Q345E钢综合力学性能随着淬火温度的不同而出现差异,当淬火温度为890℃时,其综合力学性能最佳;Q345E钢的最佳热处理工艺为890℃淬火+550℃回火。在后续生产试验中,经过890℃淬火+550℃回火后,Q345E钢的力学性能均满足要求,屈服强度>395MPa,抗拉强度>530MPa,-40℃冲击功>185J。

Q345E钢Φ800 mm铸坯表面网状裂纹的分析及控制措施

采用金相显微镜和扫描电镜分析了Q345E钢Φ800 mm铸坯(/%:0.15C,0.27Si,1.37Mn,0.009P,0.001S,0.03Nb,0.04V,0.030A1,0.008 ON)表面网状裂纹,得出结晶器壁和凝固坯壳之间保护渣膜厚度不均匀,使坯壳局部受挤压,产生凹坑,冷却速度降低,产生热应力裂纹。通过将保护渣碱度(CaO)/(SiO_2)从1.03提高到1.15,熔点从1 235℃降至1 210℃,1 300℃粘度从0.87 Pa·s提高到1.10 Pa·s,使Φ800 mm连铸坯表面凹坑和网状裂纹的发生率从原60.5%降至0.5%以下。

Q345E低合金高强度钢Φ600mm连铸圆坯的生产实践

Q345E钢（／％：0．14—0．17C、0．20～0．30Si、1．28～1．38Mn、≤0．011P、≤0．005S、0．015。0．030A1、0．032～0．045V）大圆坯的生产流程为65tLD—LF—VD．Ф600mm圆坯cc工艺。通过出钢时滑板挡渣，加入预熔合成渣（／％：40—50CaO、≤9Si02、30—40A1203、3—7MgO、8—10A1）、钢芯铝、脱氧剂和合金，控制拉速0．22m／min，32t中间包钢水过热度（25±5）℃，恒液面900mm，全程保护浇铸和电磁搅拌等措施，试生产法兰用Q345E钢Ф600mm连铸圆坯。生产结果表明，铸坯表面无可见冷疤、鼓肚等缺陷，中心缩孔0．5级，中心疏松1．0级，碳偏析≤1．09，-50℃低温冲击功超过100J，完全满足标准要求。

调修温度对转向架焊接构架Q345E钢组织与性能的影响

采用不同的火焰调修温度（700℃、800℃、1 000℃和1 200℃）对构架材料Q345E钢进行火焰调修,分析了不同的火焰调修温度对其组织与性能的影响。研究结果表明：随着火焰调修温度的升高,Q345E钢拉伸及冲击性能均有所下降且冲击性能下降的较为明显;不同调修温度下,Q345E钢弯曲性能良好,硬度及疲劳性能变化不大;Q345E钢在700℃和800℃一次调修时其显微组织与未经调修的母材相当,为沿轧制方向呈带状分布的铁素体和珠光体,而在1 000℃和1 200℃调修时其显微组织为粗大的多边形块状铁素体和珠光体,已完全没有未经调修的母材呈带状分布的轧制特征且晶粒有所长大,故合适的热调修温度为700~800℃,不宜超过1 000℃。

Q345E钢在3.5%NaCl水溶液中的缝隙腐蚀行为研究

应用矩型缝隙模型研究了Q345E钢在3.5%Na Cl水溶液中的缝隙腐蚀行为。探讨了矩型缝隙内电极电位、Cl-浓度和缝口尺寸对缝隙腐蚀的影响。结果表明,随腐蚀时间延长,缝隙内电极电位逐渐减小,Cl^-浓度逐渐增大;距缝口距离越远,Cl^-浓度越大;缝口尺寸较小时,缝隙内的电极电位更负,Cl^-浓度更大。

正火温度对Nb-V-Ti微合金化大截面锻材Q345E钢组织与韧性的影响

采用热膨胀法测定了Nb-V-Ti微合金化Q345E钢的相变临界温度Ac1和Ac3,使用45kW箱式电阻炉对实验钢进行了正火处理,利用光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）观察了正火后试样的组织演变规律,分析了正火温度对组织与低温韧性的影响。结果表明,Q345E钢的Ac1约732℃、Ac3约871℃;当正火温度为820℃和850℃时,组织由针状珠光体和未发生重结晶的粗大原始铁素体构成,针状珠光体由针状奥氏体转变而来,相邻针状珠光体中的铁素体相具有相同的晶体取向特征;当正火温度不低于880℃时,组织由重结晶后的铁素体和珠光体构成,随正火温度的提高组织尺寸逐渐增大;当正火温度为820～940℃时,随正火温度的提高冲击功呈现先增加后降低的变化规律,组织类型、尺寸、形态和均匀性是影响大截面锻材Q345E低温韧性的主要因素。

机车车体Q345E钢Ar+CO_2+O_2三元混合保护气体MAG焊接头的组织和性能

选用富氩低氧化性的Ar+CO_2+O_2三元混合焊接气体(即Rich-argon Lower-oxidizability Ar+CO_2+O_2三元混合气体,简称RALO三元混合气体),通过与传统φ(Ar)80%+φ(CO_2)20%二元混合焊接气体(简称二元混合气体)相对比,研究机车车体Q345E钢MAG焊接头的组织和性能。试验结果表明,RALO三元混合气体的焊缝成形较为平滑、美观;三元混合气体的焊缝低温冲击韧性略高于二元混合气体,冲击吸收功A_(kv)(-40℃)值高出约13%;选用三元混合气体或二元混合气体进行焊接,MAG焊接头的组织特征上差别不大,即组织类型相同、形貌特征相似、晶粒尺寸相近,且焊接接头塑性良好,静载拉伸试验试样均断裂于远离焊缝的母材处。

低碳钢Q345E Φ600mm连铸圆坯宏观碳偏析的控制

Q345E钢（/%：0.13~0.17C,0.24~0.28Si,1.02~1.40Mn,0.015~0.040Al,≤0.015P,≤0.015S）的冶金流程为70 t转炉-LF-VD-Φ600 mm圆坯连铸工艺。通过0.08 L/kg比水量和0.18、0.20、0.22 m/min拉速条件下的凝固模拟计算,结合拉速0.22 m/min,过热度20℃,一冷4 600 L/min（进出水温差2.7℃）,二冷L1-38、L2-6和L3-5 L/min条件下的射钉试验,确定该拉速下Q345E钢Φ600 m/圆坯的凝固末端位置距弯月面22.4 m,在此基础上优化结晶器M-EMS／末端F-EMS组合电磁搅拌,调整连铸工艺,使大圆坯宏观碳偏析取得显著改善。结果表明,浇铸过热度、电磁搅拌参数是影响碳偏析的重要工艺条件;当过热度20~30℃、拉速0.22~0.24 m/min、M-EMS（200 A,2 Hz）、F-EMS（400 A,8 Hz）交替搅拌时,Q345E钢Φ600 mm断面碳极差≤0.04%C。

控轧控冷工艺参数对风电法兰用钢Q345E低温冲击韧性的影响

低合金高强度钢Q345E（/%：0.12~0.15C,0.20~0.25Si,1.40~1.50Mn,≤0.010P,≤0.005S）的生产流程为80 t顶底复吹转炉-LF-RH-φ450 mm铸坯CC-中110 mm棒材连轧工艺。工艺试验了压缩比（10.33~20.25）、开轧温度（1120~1 080℃）和冷却方式（0.2℃/s空冷和0.5℃/s风冷）对该钢-40℃,V-型缺口冲击韧性的影响。结果表明,随压缩比增加,开轧温度降低,冷却速度增加,该钢-40℃冲击功显著增加,采用压缩比16.74,开轧温度1100℃,0.5℃/s风冷工艺,Q345E钢组织细小、均匀,-40℃冲击功为40 J。

14NiCrMo106V与Q345E焊接接头组织与力学性能的研究

通过室温拉伸、弯曲、冲击、硬度试验及金相分析,对Q345E低合金钢与14NiCrMo10 6V低合金钢混合气体保护焊焊接接头的力学性能与显微组织进行了研究。结果表明:采用ER50-6实芯焊丝焊接时,可以获得拉伸、弯曲和冲击性能均良好的焊接接头;焊缝区硬度较均匀,焊缝硬度在210～250HV之间;焊接接头焊缝中心组织为先共析铁素体分布于柱状晶界上,晶内为针状铁素体与珠光体;Q345E侧熔合区组织为沿晶界析出块状先共析铁素体和向晶内生长的条状铁素体以及少量的珠光体和贝氏体;14NiCrMo10 6V侧熔合区和过热区组织为板条状马氏体和粒状贝氏体。

Q345E板材心部贝氏体组织转变研究

应用GLeeble3800热模拟实验机分别做Q345E连铸坯心部与1/4处的临界转变温度测定,以及连续冷却转变曲线(CCT曲线)的对比试验,同时结合心部与1/4处化学成分分析、OPA金属原位成分偏析分析、金相检验、扫描电镜等方法对比分析,研究Q345E钢的相变规律,分析因Q345E连铸坯心部与1/4处偏析差异对贝氏体组织转变的影响。研究指出Q345E连铸坯的中心成分偏析推迟了珠光体转变,使连续冷却转变CCT曲线向下方移动;为减小偏析对轧后相变组织的影响,Q345E板材轧后冷速控制在3℃/s以内。

带状组织对Q345E钢力学性能的影响

以风电法兰用钢Q345E为研究对象,研究了带状组织等级对Q345E钢纵向和横向拉伸性能与低温冲击性能的影响。研究结果表明,带状组织越严重,材料的低温冲击性能越差,而且横向试样的冲击功明显低于纵向试样的冲击功。带状组织对材料的拉伸性能虽有影响,但幅值较小。试样的取向对材料的拉伸性能影响不明显。