低合金钢板力学性能研究

第23卷第5期

2005年9月

物理测试 Physics Examination and Testing

Vol.23,No.5Sep.2005

作者简介:王　鹏(19642),女,大学本科,高级工程师; 修订日期:2005211216

低合金钢板力学性能研究

王　鹏,　吴海龙,　艾水根

(新余钢铁有限公司中心试验室,江西新佘338028)

摘　要:通过对二组同一厚度、力学性能尤其是屈服强度有明显差异的低合金钢板进行晶粒度、珠光体含量、铁素体显微硬度、带状组织以及化学成分对比试验。结果表明屈氏体组织以及带状组织是造成低合金钢板强度、塑性差异主要原因,而屈氏体组织、带状组织的产生和锰含量有很大关系。关健词:强度;组织

中图分类号:T G 113.22 文献标识码:A 文章编号:100120777(2005)0520030202

Study on Mechanical Properties of H SLA Steel Plate

WAN G Peng ,　WU Hai 2long ,　A I Shui 2gen

(Xinyu Iron and Steel Co ,Xinyu 338028,China )

Abstract :This comparison research including grain size ,pearlite content ,ferrtie microhardness ,banded structure and chemical composition was carried out on HSL A steel with same thickness and different mechanical properties.The result showed the difference of mechanical properties of HSL A steel results f rom the troostite and banded structure which are closely relative to mamgamese content.K ey w ord :strength ;texture

1　引　言

我公司中板厂对低合金钢板采用控轧控冷轧制工艺,同时对化学成分进行调整,板材性能指标比以

前大有改观。但强度较低尤其是屈服强度达不到G B/T700-88的要求时有发生,为了弄清其原因,现取2组试样。一组为屈服强度较低(1～5号),另一组屈服强度较高(6～10号),每组为5个试样,厚度为16mm 。并进行晶粒度、珠光体含量、铁素体显微硬度、带状组织以及化学成分试验。

2　理化检验

2.1　力学性能

力学性能检测结果见表1。2.2　金相检验 本试验的结果是利用Leica DM IRM 研究级倒置金相显微镜,并通过Sisc IAS 图象分析系统处理得出来的,其结果见表2: 通过微观观察,发现屈服强度较高的6～10号的试样组织为铁素体+屈氏体;屈服强度较低1～5号的试样组织为铁素体+珠光体。另外带状组织也有较明显的差异(见图1)。

表1　力学性能

T able 1　Mechanical property of tested steel plate 编号

R e1/MPa

R m /MPa

A /%

132050029.5231547029.0331547031.5431547031.5531547533.5639553527.0739554529.0838553525.0938052525.510

380

535

29.0

表2　金相检验

T able 2　Matellographic testing result of tested steel plate

编号晶粒度/级珠光体含量/%铁素体显微硬度/HV 带状组织/级

110.527.581.92210.522.375.52311.027.576.81410.026.580.42510.022.677.72610.023.777.85710.525.025.55810.525.163.34910.525.376.5410

10.5

26.5

66.7

5

(a)强度较低的试样珠光体;(b)强度较高的试样屈氏体;(c)强度较低的试样带状组织;(d)强度较高的试样带状组织

图1　试样的金相组织

Fig.1　Microstructure of samples

2.3　化学成分检验

从化学成分(质量分数,%)来看2组试样除了锰含量有明显差异外,其余元素差异不大(见表3)。

表3　化学成份

T able3　Chemical composition of tested steel plate

编号C Mn P S Si

10.16 1.280.0250.0250.35

20.15 1.220.0260.0170.29

30.14 1.220.0260.0170.29

40.15 1.220.0260.0170.29

50.14 1.230.0270.0190.29

60.15 1.400.0130.0230.39

70.15 1.410.0120.0220.42

80.16 1.390.0210.0210.32

90.15 1.350.0190.0250.32

100.14 1.380.0220.0280.33

3　分　析

在低碳钢中,屈服强度和晶粒大小有如下关系:σ

s=σ0+K y d-1/2,其中σ0和K y皆为常数,前者表示晶内对形变的抗力,后者表征晶界对形变的影响。从以上试验结果来看,晶粒度的大小差异不大,因此对2组试样强度差异不产生影响,这也说明轧制工艺较为稳定,所以强度的差异主要由σ0即晶粒内对形变的抗力以及K y晶界对形变的影响。从屈服过程的位错理论可得σ0=mτ0、K y=m2τ3r1/2,式中m 是取向因子,滑移系愈多,m愈小;τ0是基体对位错运动的摩擦阻力;τ3是启动位错源所需的切应力;r 是位错源与位错堆塞处的距离。晶粒内对形变的抗力主要表现在铁素体和珠光体上。从铁素体显微硬度来看,屈服强度高试样与屈服强度低试样相比,没有明显的相关性。珠光体含量也是如此,但屈服强度高的试样珠光体较细[见图1(b)];而屈服强度低的没有此组织。另外屈服强度高的试样的带状组织明显比屈服强度低的组织增多[见图1(c)、(d)]。带状组织的存在能提高钢板的强度,但降低其塑性,和表1的力学性能结果相一致。从屈服过程的位错理论可看出,屈氏体组织能增大位错运动的摩擦阻力,即增大τ0;带状组织存在会减少滑移系,即增大m;从而增大σ0、K y,使屈服强度增大。从化学成分结果来看,锰含量差异和屈服强度差异有相关性。锰在钢中除了和硫形成硫化锰以外,其余溶入铁素体和珠光体,引起铁素体固溶强化以及获得比较细的且强度较高的珠光体(屈氏体),同时能提高钢的淬透性,也是产生带状组织的主要元素。因此屈氏体的出现、带状组织的产生和锰含量(下转第35页)

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第5期 王　鹏等:低合金钢板力学性能研究