铁路货车用Q450NQR1钢的研制开发
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
1。由图 1 可以看出，钢带组织为铁素体+珠光体，晶 粒细小均匀，晶粒度 11.5～12 级；夹杂物，A 类 0～ 0.5 级，B 类 0～0.5 级，钢质纯净，符合技术要求。 3.2 力学性能
试制 Q450NQR1 钢的性能合格率 100%（见表 2）。屈服强度、抗拉强度的富裕量较大。
对试制 Q450NQR1 钢的弯曲性能进行了 d=0 试
a -40 ℃
b -60 ℃
c -80 ℃
d -100 ℃
图 3 Q450NQR1 冲击试样断口 SEM 形貌
3.3 耐大气腐蚀性能
焊接接头取样做拉伸试验，断口位于母材，ReL 平均
参考 TB/T 2375—1993 进行了周期浸润耐腐蚀 482.5 MPa（480、485 MPa），Rm 平均 562.5 MPa（560、
2.陈小平 组织细化对耐候钢抗大气腐蚀性能影响研究 2004
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sdyj201303011.aspx
2 化学成分及工艺设计
Q450NQR1 钢的研制开发主要从产品的耐大气 腐蚀性能、力学性能、焊接性能等方面的要求考虑 设计方案。
在耐大气腐蚀方面，考虑通过以下几点达到要 求：利用 Cu、Cr、Ni 等合金元素实现在大气腐蚀环境 下的均匀钝化［1］；通过降碳、控轧控冷来使组织单一 化，通过平衡组织的电极电位延缓腐蚀的发生和进 一步发展［2］；通过 LF 和 RH 精炼提高钢质纯净度，减 少夹杂和气体含量，并利用 Nb、Ti 微合金化固氮，防 止溶质原子在晶界的偏聚，减缓和抑制腐蚀沿晶界 向深层基体扩展的速度。力学性能方面，利用 Nb、 Ti 的微合金化和控轧控冷来达到晶粒细化和析出 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。
现热裂、冷裂现象。对焊接接头试件取样做冲击试
验，取样部位为焊缝和热影响区，冲击试样缺口为 V
型 ，试 样 尺 寸 5 mm × 10 mm × 55 mm，试 验 温 度
纯净度高，产品的力学性能、耐腐蚀性能均满足技 术条件要求，焊接接头达到了母材的性能，具有良 好的焊接性能，设计的化学成分、加热及控轧控冷 工艺合理可行，Q450NQR1 钢产品试制成功。目前 已批量为南车和北车集团供货。
120
冲击功/J
100
80
60 -40
-60
-80
温度/℃
-100
图 2 试验钢冲击功与温度的关系曲线
图 3 为系列温度下夏比冲击试验的冲击断口
SEM 形貌。由图 3 可见，随着试验温度的降低，断口 的韧窝尺寸和深度随之减小。在-40～-100 ℃范围 内，冲击裂纹扩展区断口均呈韧窝状，断裂方式为 穿晶韧性断裂，韧窝大小不等，部分韧窝的尺寸较 大（20～25 μm），韧窝内有螺旋形滑移条纹，表明该 处经历过很大的塑性变形，说明 Q450NQR1 钢的塑 性较好。在温度达到-100 ℃时，韧窝呈现出一定的 方向性，为撕裂韧窝，各韧窝尺寸较小且深度较浅， 但 形 状 仍 然 比 较 规 则 ，分 布 也 比 较 均 匀 ，说 明 Q450NQR1 钢在-100 ℃时仍具有很好的韧性。
收稿日期：2013-02-18 作者简介：乔松，男，1980 年生，2003 年毕业于辽宁科技大学金属材 料专业。现为济钢宽厚板厂工程师，从事生产技术管理工作。
图 1 Q450NQR1 钢的金相组织和夹杂物 表 2 Q450NQR1 的力学性能
项目
Rel/ MPa
Rm/ MPa
A/ -40 ℃横向 V 180°冷弯 % 型冲击功/J （b≥20 mm）
参考文献：
［1］ 刘清友，董瀚，翁宇，等.450 MPa 级超细组织耐大气腐蚀钢板 的开发与研制［J］.钢铁，2004，39（4）：45-48.
为-40 ℃。焊缝平均冲击功为 86.7 J（96、74、90 J）， ［2］ 陈小平.组织细化对耐候钢抗大气腐蚀性能影响研究［D］.北
热影响区平均冲击功为 112.7 J（98、121、119 J）。对
在充分考虑上述因素的前提下，还需要考虑生 产成本。Q450NQR1 钢所需的合金成本较高，在保 证耐蚀性的前提下，合金成分以靠近标准下限为宜。
综合考虑，Q450NQR1 钢设计的化学成分及热 轧工艺见表 1。
表 1 Q450NQR1 钢化学成分及热轧工艺要求
化学成分（质量分数）/%
C
Si Mn
P
S
Cu
4结论
项目
母材 焊接接头 对比试样来自百度文库
济钢开发的 Q450NQR1 钢带表面无缺陷，钢水
腐蚀失重速率（/ g·m-·2 h-1） 2.93 2.93
5.35
相对腐蚀速率/%
55
55
100
3.4 焊接性能
对接焊接试验试板尺寸为 350 mm×150 mm×
6 mm，纵向对接，坡口为 60°V 型，焊接过程没有出
1前言
铁路货车用钢部位主要包括车体、转向架摇枕 侧架、车钩、车轮、车轴、轴承、弹簧等，其中车体用 钢量最大，其性能要考虑高强度、高韧性、良好的焊 接性能和耐大气腐蚀性能。高强度耐大气腐蚀钢 Q450NQR1 为近年来钢铁企业研制出的新产品，已 经广泛应用于铁路部门 70 t、80 t 级货车制造，也是 现阶段我国铁路货车的主要用钢。济钢进行 Q450NQR1 钢的研制开发，并顺利通过了铁道部的 生产资质认证，成功供货南车和北车集团用于 C70 货车的制造。
Abstract: Adopting reasonable component design, purifying liquid steel, microalloying by Ni and Ti and controlling rolling and
controlling cooling process, Jinan Steel developed and produced Q450NQR1 steel used for railway truck. The testing results of
Cr
≤0.12 ≤0.75 ≤1.50 ≤0.015 ≤0.010 0.20～0.50 0.30～1.00
Ni
Nb、Ti
0.12～0.65 适量
热轧温度/℃ 加热 开轧 终轧 卷取 ≥1 200 ≥1 030 ≥850 600～640
3 产品实物质量
3.1 显微组织和夹杂物分析 试制 Q450NQR1 钢的金相组织及夹杂物见图
������������
������������������������������������������������������������
第 35 卷 第 3 期 2013 年 6 月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.35 No.3 June 2013
������������
manufacturer of railway truck.
Key words: steel for railway truck; Q450NQR1; microalloying; resistance to atmospheric corrosion; welding performance
32
铁路货车用Q450NQR1钢的研制开发
试时间 72 h。对比试样为鞍钢产 Q345B，烘烤方式 曲性能均符合 TB/T 2374—2008 标准要求，达到了母
为 IR 灯，烘烤后试样表面温度（70±10）℃。试验 材的性能。济钢开发的Q450NQR1钢焊接性能良好。
结果（见表 3）达到了技术条件要求。
表 3 Q450NQR1 周期浸润试验结果
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；Q450NQR1；微合金化；耐大气腐蚀性能；焊接性能
中图分类号：TG142.41
文献标识码：B
文章编号：1004-4620（2013）03-0031-02
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
乔松， QIAO Song 山钢股份济南分公司 宽厚板厂,山东 济南,250101
山东冶金 Shandong Metallurgy 2013(3)
参考文献(2条)
1.刘清友;董瀚;翁宇 450 MPa级超细组织耐大气腐蚀钢板的开发与研制[期刊论文]-{H}钢铁 2004(04)
生产技术 ������������������������������������������������������������
铁路货车用 Q450NQR1 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 250101）
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 Q450NQR1
试验。试验溶液为 0.01 mol/L 的 NaHSO3溶液，pH 值 565 MPa）。对焊接接头 2 块取样做≥120°弯曲试
4.4～4.8；试验温度（45±2）℃，湿度 70%±5%RH。 验，弯曲处均完好未见裂纹。
周期时间（60±3）min，浸润时间（12±1.5）min，测
焊接试验结果表明，焊接接头的冲击、拉伸、弯
product quality showed that the microstructure of the steel strip is homogeneous and the crystal particle is fine; the mechanical
property, resistance to atmospheric corrosion and welding performance met the needs of the Standard, successfully supplying for the
京：钢铁研究总院，2004.
Development of Q450NQR1 Steel Used for Railway Truck
QIAO Song
（The Heavy Plate Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China）
标准要求 ≥450 ≥550 ≥22
≥60
d=a
实测 535～540 575～600 25～28 100～105
合格
验，将试样压平，试样完好无裂纹。本试制产品具 有良好的工艺性能。
31
2013 年 6 月
山东冶金
第 35 卷
对试制的 Q450NQR1 钢进行不同温度横向冲击 试验，冲击性能较好，冲击功变化不大，在-100 ℃条 件下冲击功仍较高。冲击功与温度的关系见图 2。
试制 Q450NQR1 钢的性能合格率 100%（见表 2）。屈服强度、抗拉强度的富裕量较大。
对试制 Q450NQR1 钢的弯曲性能进行了 d=0 试
a -40 ℃
b -60 ℃
c -80 ℃
d -100 ℃
图 3 Q450NQR1 冲击试样断口 SEM 形貌
3.3 耐大气腐蚀性能
焊接接头取样做拉伸试验，断口位于母材，ReL 平均
参考 TB/T 2375—1993 进行了周期浸润耐腐蚀 482.5 MPa（480、485 MPa），Rm 平均 562.5 MPa（560、
2.陈小平 组织细化对耐候钢抗大气腐蚀性能影响研究 2004
本文链接：http://d.g.wanfangdata.com.cn/Periodical_sdyj201303011.aspx
2 化学成分及工艺设计
Q450NQR1 钢的研制开发主要从产品的耐大气 腐蚀性能、力学性能、焊接性能等方面的要求考虑 设计方案。
在耐大气腐蚀方面，考虑通过以下几点达到要 求：利用 Cu、Cr、Ni 等合金元素实现在大气腐蚀环境 下的均匀钝化［1］；通过降碳、控轧控冷来使组织单一 化，通过平衡组织的电极电位延缓腐蚀的发生和进 一步发展［2］；通过 LF 和 RH 精炼提高钢质纯净度，减 少夹杂和气体含量，并利用 Nb、Ti 微合金化固氮，防 止溶质原子在晶界的偏聚，减缓和抑制腐蚀沿晶界 向深层基体扩展的速度。力学性能方面，利用 Nb、 Ti 的微合金化和控轧控冷来达到晶粒细化和析出 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。
现热裂、冷裂现象。对焊接接头试件取样做冲击试
验，取样部位为焊缝和热影响区，冲击试样缺口为 V
型 ，试 样 尺 寸 5 mm × 10 mm × 55 mm，试 验 温 度
纯净度高，产品的力学性能、耐腐蚀性能均满足技 术条件要求，焊接接头达到了母材的性能，具有良 好的焊接性能，设计的化学成分、加热及控轧控冷 工艺合理可行，Q450NQR1 钢产品试制成功。目前 已批量为南车和北车集团供货。
120
冲击功/J
100
80
60 -40
-60
-80
温度/℃
-100
图 2 试验钢冲击功与温度的关系曲线
图 3 为系列温度下夏比冲击试验的冲击断口
SEM 形貌。由图 3 可见，随着试验温度的降低，断口 的韧窝尺寸和深度随之减小。在-40～-100 ℃范围 内，冲击裂纹扩展区断口均呈韧窝状，断裂方式为 穿晶韧性断裂，韧窝大小不等，部分韧窝的尺寸较 大（20～25 μm），韧窝内有螺旋形滑移条纹，表明该 处经历过很大的塑性变形，说明 Q450NQR1 钢的塑 性较好。在温度达到-100 ℃时，韧窝呈现出一定的 方向性，为撕裂韧窝，各韧窝尺寸较小且深度较浅， 但 形 状 仍 然 比 较 规 则 ，分 布 也 比 较 均 匀 ，说 明 Q450NQR1 钢在-100 ℃时仍具有很好的韧性。
收稿日期：2013-02-18 作者简介：乔松，男，1980 年生，2003 年毕业于辽宁科技大学金属材 料专业。现为济钢宽厚板厂工程师，从事生产技术管理工作。
图 1 Q450NQR1 钢的金相组织和夹杂物 表 2 Q450NQR1 的力学性能
项目
Rel/ MPa
Rm/ MPa
A/ -40 ℃横向 V 180°冷弯 % 型冲击功/J （b≥20 mm）
参考文献：
［1］ 刘清友，董瀚，翁宇，等.450 MPa 级超细组织耐大气腐蚀钢板 的开发与研制［J］.钢铁，2004，39（4）：45-48.
为-40 ℃。焊缝平均冲击功为 86.7 J（96、74、90 J）， ［2］ 陈小平.组织细化对耐候钢抗大气腐蚀性能影响研究［D］.北
热影响区平均冲击功为 112.7 J（98、121、119 J）。对
在充分考虑上述因素的前提下，还需要考虑生 产成本。Q450NQR1 钢所需的合金成本较高，在保 证耐蚀性的前提下，合金成分以靠近标准下限为宜。
综合考虑，Q450NQR1 钢设计的化学成分及热 轧工艺见表 1。
表 1 Q450NQR1 钢化学成分及热轧工艺要求
化学成分（质量分数）/%
C
Si Mn
P
S
Cu
4结论
项目
母材 焊接接头 对比试样来自百度文库
济钢开发的 Q450NQR1 钢带表面无缺陷，钢水
腐蚀失重速率（/ g·m-·2 h-1） 2.93 2.93
5.35
相对腐蚀速率/%
55
55
100
3.4 焊接性能
对接焊接试验试板尺寸为 350 mm×150 mm×
6 mm，纵向对接，坡口为 60°V 型，焊接过程没有出
1前言
铁路货车用钢部位主要包括车体、转向架摇枕 侧架、车钩、车轮、车轴、轴承、弹簧等，其中车体用 钢量最大，其性能要考虑高强度、高韧性、良好的焊 接性能和耐大气腐蚀性能。高强度耐大气腐蚀钢 Q450NQR1 为近年来钢铁企业研制出的新产品，已 经广泛应用于铁路部门 70 t、80 t 级货车制造，也是 现阶段我国铁路货车的主要用钢。济钢进行 Q450NQR1 钢的研制开发，并顺利通过了铁道部的 生产资质认证，成功供货南车和北车集团用于 C70 货车的制造。
Abstract: Adopting reasonable component design, purifying liquid steel, microalloying by Ni and Ti and controlling rolling and
controlling cooling process, Jinan Steel developed and produced Q450NQR1 steel used for railway truck. The testing results of
Cr
≤0.12 ≤0.75 ≤1.50 ≤0.015 ≤0.010 0.20～0.50 0.30～1.00
Ni
Nb、Ti
0.12～0.65 适量
热轧温度/℃ 加热 开轧 终轧 卷取 ≥1 200 ≥1 030 ≥850 600～640
3 产品实物质量
3.1 显微组织和夹杂物分析 试制 Q450NQR1 钢的金相组织及夹杂物见图
������������
������������������������������������������������������������
第 35 卷 第 3 期 2013 年 6 月
山东冶金
Shandong Metallurgy
Vol.35 No.3 June 2013
������������
manufacturer of railway truck.
Key words: steel for railway truck; Q450NQR1; microalloying; resistance to atmospheric corrosion; welding performance
32
铁路货车用Q450NQR1钢的研制开发
试时间 72 h。对比试样为鞍钢产 Q345B，烘烤方式 曲性能均符合 TB/T 2374—2008 标准要求，达到了母
为 IR 灯，烘烤后试样表面温度（70±10）℃。试验 材的性能。济钢开发的Q450NQR1钢焊接性能良好。
结果（见表 3）达到了技术条件要求。
表 3 Q450NQR1 周期浸润试验结果
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；Q450NQR1；微合金化；耐大气腐蚀性能；焊接性能
中图分类号：TG142.41
文献标识码：B
文章编号：1004-4620（2013）03-0031-02
作者： 作者单位： 刊名：
英文刊名： 年，卷(期)：
乔松， QIAO Song 山钢股份济南分公司 宽厚板厂,山东 济南,250101
山东冶金 Shandong Metallurgy 2013(3)
参考文献(2条)
1.刘清友;董瀚;翁宇 450 MPa级超细组织耐大气腐蚀钢板的开发与研制[期刊论文]-{H}钢铁 2004(04)
生产技术 ������������������������������������������������������������
铁路货车用 Q450NQR1 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 250101）
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 Q450NQR1
试验。试验溶液为 0.01 mol/L 的 NaHSO3溶液，pH 值 565 MPa）。对焊接接头 2 块取样做≥120°弯曲试
4.4～4.8；试验温度（45±2）℃，湿度 70%±5%RH。 验，弯曲处均完好未见裂纹。
周期时间（60±3）min，浸润时间（12±1.5）min，测
焊接试验结果表明，焊接接头的冲击、拉伸、弯
product quality showed that the microstructure of the steel strip is homogeneous and the crystal particle is fine; the mechanical
property, resistance to atmospheric corrosion and welding performance met the needs of the Standard, successfully supplying for the
京：钢铁研究总院，2004.
Development of Q450NQR1 Steel Used for Railway Truck
QIAO Song
（The Heavy Plate Plant of Jinan Branch Company of Shandong Iron and Steel Co., Ltd., Jinan 250101, China）
标准要求 ≥450 ≥550 ≥22
≥60
d=a
实测 535～540 575～600 25～28 100～105
合格
验，将试样压平，试样完好无裂纹。本试制产品具 有良好的工艺性能。
31
2013 年 6 月
山东冶金
第 35 卷
对试制的 Q450NQR1 钢进行不同温度横向冲击 试验，冲击性能较好，冲击功变化不大，在-100 ℃条 件下冲击功仍较高。冲击功与温度的关系见图 2。