高强度铁道车辆用钢Q550NQR1热轧板卷的研制
铁路货车用Q450NQR1钢的研制开发
铁 路货车用 Ｑ４ ５ ０ Ｎ ＱＲ １ 钢 的研 制开发
乔 松
（ 山钢股份济南分公司 宽厚板厂 ， 山东 济南 ２ ５ ０ １ ０ １ ）
摘
要： 采用 合理 的成 分设计 ， 通过 钢质纯 净化 、 铌 钛微合金 化和控 轧控冷工 艺 ， 济钢开 发生产 了铁路货 车用 Ｑ ４ ５ ０ Ｎ Ｑ Ｒ １
钢 。实物质量 检验表 明， 钢带组织均 匀、 晶粒细小 ， 力学性 能 、 耐大气腐蚀性能 、 焊接性能均达 到标准要求 ， 现已成功供货铁
路货车制造厂 家。
关键词 ： 铁路货 车用钢 ； Ｑ ４ ５ ０ Ｎ Ｑ Ｒ １ ； 微合金化 ； 耐大气腐蚀性能 ； 焊接性 能
中图分类号 ： Ｔ Ｇ １ ４ ２ ． ４ １ 文献标识码 ： Ｂ 文章编 号： １ ０ ０ ４ ～ ４ ６ ２ ０ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３ — ０ ０ ３ １ — ０ ２
强化作用 ， 实现强度 、 韧性 、 耐疲劳性能等综合性能
的提 高 。焊 接性 能方 面 ， 主要从 元 素控 制上 保持 低 的碳 当量和 高的纯净度 。 在 充 分考 虑上 述 因素 的前 提下 ， 还 需要 考虑 生
产成 本 。Ｑ ４ ５ ０ Ｎ Ｑ Ｒ １ 钢 所 需 的合 金成 本 较 高 ， 在 保
加 热
开轧 终轧 卷取
≤０ ． １ ２ ≤０ ． ７ ５ ≤１ ． ５ ０≤０ ． ０ １ ５≤０ ． ０ １ ０ ０ ． ２ ０—０ ． ５ ０ ０ ． ３ ０～１ ． Ｏ ０ ０ ． １ ２～０ ． ６ ５ 适量
≥１ ２ ０ ０ ≥１ ０ ３ ０ ≥８ ５ ０ ６ ０ ０～６ ４ ０
步发 展 ； 通过 Ｌ Ｆ 和Ｒ Ｈ精 炼提 高钢质 纯净度 ， 减
不同热输入Q450NQR1钢焊接过热区组织、硬度和冲击韧性的研究
表1Q450NQR1的化学成分Table 1Chemical composition of Q450NQR1表2Q450NQR1的力学性能Table 2Mechanical properties of Q450NQR1不同热输入钢焊接过热区组织、硬度和冲击韧性的研究黄显峰1,赵娇玉1,黄君辉1,金鹏2（1.中车齐齐哈尔车辆有限公司，黑龙江齐齐哈尔161002；2.大连交通大学材料科学与工程学院，辽宁大连116028）摘要：通过焊接热模拟技术对Q450NQR1高强度耐候钢在不同的焊接热输入下过热区的组织、硬度和冲击性能进行了工艺研究。
结果表明：随着焊接热输入的增加，显微组织先共析铁素体由针状向块状转变，粒状贝氏体含量逐渐增多，硬度整体逐渐降低，低温冲击功整体差别不大，冲击断口均为解理断裂，边缘为大小不一的韧窝形态。
关键词：Q450NQR1高强度耐候钢；焊接热输入；粗晶区；显微组织；冲击性能中图分类号：TG457.11文献标志码：A 文章编号：1001-2303（2020）04-0107-04DOI ：10.7512/j.issn.1001-2303.2020.04.19本文参考文献引用格式：黄显峰，赵娇玉，黄君辉，等.不同热输入Q450NQR1钢焊接过热区组织、硬度和冲击韧性的研究[J].电焊机，2020，50（4）：107-110.收稿日期:2019-10-22；修回日期:2019-12-04作者简介:黄显峰（1988—），男，本科，主要从事铁路货车焊接工艺工作。
E-mail ：*********************。
0前言Q450NQRI 高强度耐候钢是钢铁公司为满足铁路货车高速、重载需要而研制的新型耐候钢，具有低P 、强度高及低温冲击韧性高的特点，已广泛应用于铁路货车车体的制造中[1]。
Q450NQR1高强度耐候钢是我国铁路货车车体常用材质，一般采用MAG 焊，对于厚板（板厚≥10mm ）长直对接焊缝和角接焊缝，为保证焊接质量、提高生产效率，通常采用埋弧自动焊进行焊接[2-3]。
Q550NQR1耐候钢板介绍,Q550NQR1钢板定轧,Q550NQR1材质性能
Q550NQR1耐候钢板介绍，Q550NQR1钢板定轧，Q550NQR1材质性能
Q550NQR1钢板自身具备高强度、高韧性、抗疲劳、抗冲击、耐磨、抗腐蚀、耐候等钢板综合性优质性能。
Q550NQR1钢板在钢中加入一些少量的Cu、P、Cr、Ni等合金设计元素，从而是通过钢管在锈层和基体材料之间没有形成一层保护层，能够进行有效地管理组织以及大气中的氧气和水分对钢管本身的深入，从而减缓了腐蚀的速度，大大地提高了钢管的耐大气环境腐蚀问题能力。
Q550NQR1耐候钢板：舞阳钢铁孙凡
Q550NQR1耐候钢板焊接性
如果使用无抗大气腐蚀的填充金属则应该确保焊缝本身是耐候的。
在焊接之前，应该将已形成的表面层清除至接头边缘10mm到20mm的距离。
焊接钢材级别S355J0WP和S355J2WP 采用的磷含量很高时，应该采用特殊的预防措施。
耐候钢又叫考顿钢，它的特别之处在于，暴露在自然环境中，经与空气、雨水等作用，钢材表面会自动形成抗腐蚀的保护层，无需涂漆保护，材料的寿命在80年以上。
Q500NQR1耐候钢介绍,Q500NQR1钢板定轧,Q500NQR1化学成分
Q500NQR1耐候钢介绍，Q500NQR1钢板定轧，Q500NQR1化学成分
Q500NQR1耐候钢,为了满足我国日益增长的运输需求，铁路运输着重载方向发展。
2004年成功研制出了Q500NQR1热轧钢板后,又相继开发了Q500NQR1、Q50ONQR1热轧钢板。
因为TB/T2374-1999《铁道机车车辆用耐候钢焊条和焊丝》标准上没有同等强度的焊接材料.
Q500NQR1耐候钢:舞阳钢铁孙凡
Q500NQR1耐候钢工程实例
一、高性能耐候钢和耐火钢可减小钢结构的维护费用，为解决外露无防护钢结构的防火防腐问题提供了新的解决方案, 如高压电塔
二、耐火耐候钢的制作安装工艺与常规钢材基本相同，设计方法亦与普通钢结构相同，但需要更多试验验证
三、高强度耐候钢已在桥梁工程中推广应用，需要研究设计理论和方法
Q500NQR1属于耐候耐腐蚀钢板常在大气层建筑设备中使用例如；标志性建筑物、电箱外壳、化工设备、农业机械、桥梁外壳等设备。
采用TMCP工艺开发低成本高强钢Q550
采用T MCP工艺开发低成本高强钢Q550冯路路(首秦金属材料有限公司)摘要采用中碳高M n的微合金化设计,在4300mm中厚板轧机上采用TM CP工艺生产铁素体珠光体高强钢Q550,并对其性能和组织进行分析。
结果表明:采用TM CP工艺在两阶段轧制和加速冷却条件下生产的高强钢Q550的性能全部符合G B/T16270-1996的要求,同时节约了大量昂贵合金的加入、降低了成本、减少了热处理环节、缩短了交货期,提升了高强钢产品的市场竞争力。
关键词高强钢Q550TM CP性能Develop m ent of Low CostH igh Stre ngth Steel Q550by T MCPFeng Lu l u(Shouq i n M eta lM a teria l s Co.L td)Abstrac t Based on the desi gn o fm ed i u m C and high M n m icroa lloy i ng,h i gh streng t h stee lQ550w ith ferrite and pearlite i s produced on t he4300mm m edi u m and heavy plate m ill by TM CP.T he m echan i ca l prope rties and m icro-struct ure have been ana lyzed.T he res u lts show t hat t he m echanical properti es o f the high strength stee lQ550produced w it h II phase ro lli ng and accelerated coo li ng by TM CP a ll satisf y t he requ irem ents o f standard GB/T16270-1996,thus saving a larg e quantity of expensive a lloy s,l owe ri ng t he cost,cance li ng the heat treat m ent procedure,shortening the deli ve ry per i od and i m prov i ng the m arke t competiti veness of the h i gh strength stee l products fro m Shouqi n M eta lM ater-i a ls Co.,L td.K eywords H i gh strength stee,l Q550,TM CP,M echan i ca l properties0前言目前,金融危机依然制约着钢铁行业的发展,成本成为各宽厚板厂的关注重点,2010年首秦金属材料有限公司(以下简称首秦公司)加大高强工程机械用钢Q550的降成本工作,目前已经具备以低成本中碳高M n成分设计、采用TMCP工艺生产铁素体珠光体高强钢Q550的能力,产品规格为10~40mm。
采用TMCP工艺开发低成本高强钢Q550
工程机械 用钢 Ｑ ５ ５ ０的降 成 本 工作 ， 目前 已经 具 备以低 成本 中碳 高 Ｍ ｎ成 分设 计 、 用 Ｔ Ｐ工 采 ＭＣ 艺 生产铁素 体 珠 光 体 高强 钢 Ｑ ５ ５ ０的能 力 ， 品 产
规格 为 １ ４ ｍ。 Ｏ～ ０ｍ
试验 采 用 Ｔ Ｐ工 艺 生 产 ， 轧 了 １ ＭＣ 试 ６～４ ０ ｍ ｍ各 个规格 的高强钢 Ｑ ５ 。在首 秦公 司 ４３ ０ ５０ ０
第 １ 第１ ７卷 期
・
宽 厚 板
ＷＩ ＤＥ ＡＮＤ ＨＥＡＶＹ ｐＬＡＴＥ
Ｖ０ ． ７． １ １ Ｎｏ． １ Ｆｅ ｒ ａ ｙ ２ １ ｂ ｕ ｒ ０１
３ ・ ２１ ０ ０ １年 ２月
采用 Ｔ ＭＣ Ｐ工 艺 开 发 低 成 本 高 强 钢 Ｑ ５ ５０
冯路路 （ 首秦金属材料有限公 司） 摘 要 采用中碳高 Ｍｎ的微合金化设计 ， ４３０ｍ 在 ０ ｍ中厚板轧机上采用 Ｔ Ｐ工艺 生产铁 素体珠 光体 ＭＣ
少 了热处 理 环 节 、 短 了 交货 期 ， 升 了高 强 钢产 品的 市 场竞 争 力 。 缩 提 关键 词 高 强钢 Ｑ ５ Ｔ Ｃ 性 能 ５０ Ｍ Ｐ
Ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆＬ ｗ Ｃ ｓ ＨｉｈＳｒｎ ｔ ｔｅ ５ ０ｂ Ｍ Ｃ ｅｅｏ ｍｅ ｔ ｏ ｏｔ ｇ ｔｅ ｇｈ Ｓｅｌ ５ ｙＴ ｏ Ｑ Ｐ
ａｓ Ｃ ． Ｌｄ ｌ ｏ ， ｔ．
Ｋ ｙ ｏｄ Ｈ ｇ ｒ ｇ ｔ ｌＱ ５ ， Ｍ Ｐ Ｍ ｃａｉ ｒ ｅ ｉ ｅｗ ｒｓ ｉｈｓ ｅｔ ｓ ｅ，５０ Ｔ Ｃ ， ｅｈｎｃ ｐｏ ｒｅ ｔｎ ｈ ｅ ｌ ａ ｐｔ ｓ
பைடு நூலகம்
０ 前 言
Ｔ６７ １２ ０—１９ ９ ６中对 高强钢 Ｑ ５ ５ ０的性 能要求 如表 １根据 国标对 Ｑ ５ ， ５ ０的要求 ， 公司 以 Ｔ Ｐ工 首秦 ＭＣ
高强度Q550D钢板的研制及热处理工艺优化
高强度Q550D钢板的研制及热处理工艺优化张军;李肃龙;朱晓丽;高军【摘要】A low cost high strength Q550D steel plate for engineering mechanism has been developed successfully.Themicrostructure,mechanical properties and tempering process of the Q550D steel plate were investigated.The results showed that as the plate became thicker,its microstructures changed from tempered bainite plus a small amount of ferrite to granular bainite plus a small amount of ferrite and pearlite.As to the mechanical properties of the Q550D steel plate,the yield strength reached higher than 600 MPa,the tensile strength reached higher than 700 MPa,the elongation was above 18％,and the impact toughnessat-20 ℃ was as high as above 120 J.The hot-rolled Q550D steel plate should be tempered at about 650 ℃ to obtain better properties.%工程机械用低成本高强度Q550D钢板已研制成功.研究了Q550D钢板的显微组织、力学性能和回火工艺.研究结果表明,随着钢板厚度的增加,其组织也发生变化,由回火贝氏体加少量铁素体转变为粒状贝氏体加少量铁素体和少量珠光体.Q550D钢板的屈服强度达600 MPa以上,抗拉强度达700MPa以上,断后伸长率大于18％,-20℃低温冲击吸收能量大于120 J.热轧后的Q550D钢板应在650℃左右回火.【期刊名称】《上海金属》【年(卷),期】2017(039)005【总页数】5页(P32-35,41)【关键词】Q550D钢板;轧制;宽厚板;回火【作者】张军;李肃龙;朱晓丽;高军【作者单位】内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司销售分公司,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂,内蒙古包头014010;内蒙古包钢钢联股份有限公司薄板坯连铸连轧厂,内蒙古包头014010【正文语种】中文随着技术革新和工业进步，工程机械向着大型化、轻量化、高效化发展，对工程机械用钢的强度、低温韧性、抗疲劳性能、耐腐蚀性能、冷成形性能以及可焊接性能等提出了更高的要求[1- 3]。
Q550NQR1高强耐候钢焊接工艺研究
施，预热可以减缓焊接接头的冷却速度，适当延长 冷却时间，从而减少或避免淬火组织，同时也有利 于氢的逸出。根据标准AS/NZS 1554.1确定钢材的 最低预热温度为50℃。
2. 焊接工艺试验 （1）焊材的选用 焊材选择时既要保证符合 钢材强度要求，又要有足够的塑性、韧性以保证产 品生产技术要求。结合Q550NQR1的强度等级及化 学成分，选取的配套焊丝为TH650EW－Ⅱ，焊材 成分中适当降低P、S含量，且提高Ni含量以保证 焊缝冲击韧性。对焊接材料的化学成分及熔敷金属 的力学性能进行了检测，结果显示以上焊材符合相 关标准要求，如表3、表4所示。 （2）试验方案 为了研究该钢种的焊接工艺 性，并制定合理的焊接工艺保证措施，分别进行了 Q550NQR1同种及异种钢材的对接接头、角接接头 焊接工艺评定试验。焊接方法采用熔化极活性气体 保护焊），保护气体为80%Ar+20%CO2，焊前进行 75~100℃预热处理，多层焊时，层间温度控制为 100~120℃，焊接参数如表5所示。
层/道数 1
2~4 —
钢 材 接 头 组 合 接头类型
Q550NQR1+ Q550NQR1
Q550NQR1+ Q450NQR1
角接 对接 角接 对接
表6 接头力学性能试验结果
抗拉强度 /MPa
— 723/母材断
— 621/母材断
冷弯 （180°d=4a）
— 完好 — 完好
－40℃冲击吸收能量/J
焊缝 57.8 67.7
拉伸试验
－40℃/J 57.0
下屈服强度 抗拉强度
/MPa
/MPa 伸长率(%)
649
732
19.5
表5 焊接参数
接头形式 焊接电流/A
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表 2 化学成分
Tab.2 Chemical composition
/%
成分 C
Si
Mn
P
S
Cr
Ni
Cu
Nb Ti
实物 ≤0.16 ≤0.50 ≤1.60 ≤0.025 ≤0.008 0.30～0.60 ≤0.20 0.20～0.55 适量 适量
3 钢卷性能
+珠光体+少量粒状贝氏体组织，性能满足标准要 求。工艺2获得针状铁素体+粒状贝氏体+微量珠光
作者简介：金世铨(1986～)，男，炼钢助理工程师，2009 年毕业于辽宁科技大学冶金工程专业。 E-mail: jsqdtxz@
Q550NQR1钢管要求屈服强度≥550MPa，抗拉
强度≥600MPa，延伸率≥17%，-40℃纵向冲击功
≥60J。由于钢管相比钢带的性能会下降，为了保障
钢管的性能，增强了热轧钢带的性能标准要求，具
击功高、可焊性好，产品性能强韧匹配好。
表 3 力学性能
Tab.3 Mechanical properties
工艺 ReL Rm /MPa /MPa
A Bend Akv，-40℃
/% test
/J
1 668 775 21 OK 78，78，76
2 651
762
20 OK 103，104，108
注：冲击试样尺寸为 5×10×55mm。
为了获得工艺设计的两种组织，采用两种工艺 体组成的混合组织，组织细小均匀，针状铁素体冲
进行对比试验：工艺1，采用≥600℃的卷取温度和 ≤10℃/s的冷却速率；工艺2，采用＜600℃卷取温 度和＞10℃/s的冷却速率。
在生产中两种工艺可操作性相差不大，热轧板 卷的性能均满足标准的要求，如表3所示，两种工 艺的组织如图1所示。工艺1获得细小均匀的铁素体
大，且两种工艺的产品性能均能满足标准要求。工 3-581~3-586.
艺1的冲击功相对较低，有3级的带状组织。工艺2
2)细小均匀的组织是良好低温冲击韧性的前
产时可适量减少其加入量；细小均匀的组织为材料 提，针状铁素体型组织能保障较高的低温冲击韧
的强度提供了保障。
性。
细小均匀的组织既保障了强度，又明显的提高
3)获得13级左右的晶粒度、细小均匀的粒状贝
了低温韧性；铁素体、珠光体和少量粒状贝氏体组 氏体、针状铁素体和多边形铁素体混合组织，才能
截止到 2012 年，全国铁路营业里程将达到 11 万 km， 复线率和电气化率分别达到 50%以上，客 运专线及城际铁路将有 1.3 万 km。投入运营的动车 组达到 800 组以上，覆盖整个快速客运网。空调客 车将达到 2.5 万辆。货车车辆实现更新换代，全部 达到时速 120km/h 技术标准，并陆续推出载重 80t 通用货车、30t 轴重专用货车。 在这种新形势下，
织能满足-40℃的冲击功要求；工艺2针状铁素体极 充分发挥Q550NQR1材料的性能。
佳的低温韧性显现出来，-100℃仍未达到韧脆转变
参考文献
温度。
[1] 杨得草，王健，王鲁宁. 本钢 2300mm 热轧机组试轧 X60
综上分析，两种工艺的生产操作难度差异不 管线钢，第七届中国钢铁年会论文集[C]，北京，2009：
本钢 2300mm 热轧生产线设四座组合蓄热步进 梁式加热炉，出炉板坯经辊道输送到粗轧高压水除
铁路行业和冶金行业在铁路车辆用钢方面的技术 交流就显得十分必要和迫切。
鳞箱，用高压水清除板坯表面氧化铁皮后板坯送往 定宽压力机，板坯可进行最大 350mm 的减宽。然 后板坯由带附属立辊可逆式粗轧机 E1R1 和带附属 立辊的四辊可逆式粗轧机 E2R2 将板坯轧制成 28～ 60mm 的中间坯，然后经延迟辊道送往机精轧机区， 由切头飞剪切除中间坯的头尾。切头后的中间坯经
26
本钢技术
2014 年第 3 期
高强度铁道车辆用钢 Q550NQR1 热轧板卷的研制
金世铨
(本钢产品研究院，辽宁 本溪 117000)
摘 要：本钢2300mm热轧生产线试验生产了Q550NQR1高强度铁道用钢，通过两种不同工艺的试验，
获得细小均匀的不同组织，两种工艺生产的钢卷性能均能满足高强度铁道用钢Q550NQR1热轧板卷的
化学成分采用低碳、Mn-Nb-Ti微合金化、低硫、 低氮(如表2所示)，高温加热使合金元素充分融入奥 氏体中，严格控制精轧温度和卷取温度，同时保障 足够的冷却速度。
铁素体+珠光体+粒状贝氏体组织和针状铁素
金世铨：高强度铁道车辆用钢 Q550NQR1 热轧板卷的研制
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体+粒状贝氏体组织均能实现标准要求的性能，通 过实物对比分析选择最佳组织。
标准要求。
关键词：铁道车辆用钢；Q550NQR1；低温韧性
中图分类号：TG335
文献标识码：B
Development of High Strength Steel Q550NQR1 Hot Rolled Steel Plates for Railway Vehicle
JIN Shiquan
(Products Research Institute，BX STEEL，Benxi Liaoning 117000)
Q550NQR1是高强度耐候铁道用钢，要求良好 的低温韧性和高强度的匹配，本钢以2300mm热连 轧机组为依托，生产出性能优异的Q550NQR1热轧 钢带。
1 Q550NQR1性能要求
精轧高压水除鳞箱用高压水(或蒸汽)除去二次氧化 铁皮，然后进入精轧机 F1～F7 进行轧制。出精轧 机带钢在热输送辊道上由带钢冷却系统采用适当 的冷却制度，将热轧带钢由终轧温度冷却到规定的 卷取温度。[1]
体要求见表1。
表 1 Q550NQR1 热轧钢带性能要求
Tab.1 Mechanical properties of Q550NQR1
ReL Rm A
Bend test
Akv，-40℃
/MPa /MPa /%
/J
≥550 ≥600 ≥17 d=2a，b≥35mm ≥60
2 Q550NQR1 工艺设计
1)本钢研制的Q550NQR1热轧板卷性能满足标
富余量；相比工艺1，工艺2的强度低17MPa，延伸 准要求，工艺2生产的钢卷制造的钢管性能满足标
率低1%，半试样冲击功高出近30J。
准要求。钢管的强度相比钢卷下降较多，工艺优化
两种工艺生产的钢带强度高，主要是因为起强 需要考虑周全。
化作用的元素Mn、Nb和的加入量偏多，在大生
Abstract：BX STEEL has produced Q550NQR1 high strength steel for railway vehicle tentatively in
2300mm hot-rolling line.Through two different technology, fine and uniform microstructures are achieved, and the coil properties meet the requirements of standard. Two kinds of processes for the production of steel coil performance can meet the high strength steel for railway Q550NQR1 hot rolled steel plates standard requirements. Keywords：steel for railway vehicle；Q550NQR1；low temperature toughness
4 钢卷性能分析
工艺 1
工艺 2 图 1 两种工艺生产钢带的组织 Fig.1 Microstructure of two technology
生产的钢卷具有优良的低温冲击功。
虽然两种工艺生产的钢带性能均满足标准要 求，但两种工艺各有优势：工艺1的强度高，几乎
5 结论
达到了标准的上限，延伸率较好，冲击功有一定的