高強度鋼板的性能及焊接

BS系列高強鋼簡介Briefintroduction開發(fā)歷史工程機械用系列高強、超高強結構鋼是寶鋼于2000年在國內(nèi)率先開發(fā)成功的一類熱軋新產(chǎn)品，牌號大多采用“BS”開頭，如第一代高強鋼BS600MC和BS700MC已大量應用于工程機械、集裝箱制造等行業(yè)。2005年寶鋼開發(fā)成功具有優(yōu)良低溫韌性的第二代高強鋼，牌號為BS700MCK2、BS600MCJ4、BS550MCK4等等。BS系列高強鋼為低碳低合金結構鋼，具有良好的可焊接性和冷成形性，可廣泛應用于工程機械、車輛結構、集裝箱等制造行業(yè)。高強鋼BS系列高強結構鋼采用寶鋼股份公司先進的冶煉技術、鈮鈦微合金化處理以及精確的控制軋制和控制冷卻技術獲得金相顯微組織為少量鐵素體加針狀體組織。制造工藝和金相組織保證了合格穩(wěn)定的力學性能、加工性能和可靠的質量。自從2000年開發(fā)成功以后，深受用戶青睞，產(chǎn)銷量逐年增加。超高強鋼選用高強鋼代替?zhèn)鹘y(tǒng)產(chǎn)品可顯著減小鋼板的設計厚度，進而減輕結構的自重。除此之外，BS系列高強鋼還具有如下特點：-優(yōu)良的成形性，不同強度級別鋼板均能夠冷加工成形；-良好的焊接性，鋼板具有低焊接裂紋敏感性，焊接接頭的性能優(yōu)良；-良好的低溫沖擊韌性。制造工藝及交貨狀態(tài)生產(chǎn)工藝流程：BS系列高強鋼采用氧氣轉爐冶煉鎮(zhèn)靜鋼，經(jīng)過二次精煉后進行連續(xù)鑄造，連鑄坯送熱軋廠再加熱并采用控軋控冷工藝軋制成卷，精整檢驗后可以鋼卷狀態(tài)交貨，也可以矯直切板后以鋼板狀態(tài)交貨。交貨狀態(tài)：BS系列高強鋼基本采用軋態(tài)（TMCP）交貨。所示，超出規(guī)格范圍可與寶鋼熱軋高強鋼產(chǎn)銷研小組聯(lián)系（附后）。牌號Steelgrade可供厚度Thickness，mm可供寬度Width，mm可供長度Length，mmBS550-2.5-16850-17502000-12000BS600-2.5-16850-17502000-12000BS700-2.5-14850-16002000-12000BS960-4-10950-12002000-12000牌號及可供規(guī)格范圍Productrangeofdimensions寬度（width）,mm1810146179135168121571131800900100011001200130014001500160017001800厚度(Thickness),mmBS550BS600BS700BS9602工程機械用高強度熱連軋結構鋼HighStrengthColdFormingHot-rolledSteel供貨技術條件及產(chǎn)品性能實績DeliveryConditionBS700MCK2K2：-20°C沖擊值不小于40JJ4：-40C沖擊值不小于27JK4：-40C沖擊值不小于40J控軋控冷(非調質)生產(chǎn)的冷成型用鋼寶鋼結構鋼屈服強度等級3力學*貨標準牌號SteelGrade厚度Thicknessmm拉伸試驗(2)Tensiletest沖擊試驗(3)CVNImpacttest180°彎曲試驗Bendingtest方向⑴屈服強度Re,MPa抗拉強度Rm,MPa伸長率A5,%方向(1)溫度Temp.,C沖擊值IE,J方向(1)彎心直徑DiameterBS550MCK4<16T35503600318L-20340Td=2aBS600MCJ4<10T36003680315L-40327Td=2a10-1635803680315BS700MCK23-8T3700750-950315L-20340Td=2a>83680750-950315BS900MCJ43-10L39003950310L-40327Td=3aBS960MCJ43-10L39603980310L-40327Td=3aS500MC<16L3500550-700314///Td=1aS550MC<16L3550600-760314///Td=1.5aS600MC(BS600MC)<16L3600650-820313///Td=2aS650MC<16L3650700-880312///Td=2aS700MC(BS700MC)<6L3700750-950312///Td=2a注：T=Transverse,試樣方向垂直于軋制方向；L=longitude，試樣方向平行于軋制方向。⑵拉伸試樣采用短比例標距。標距，屈服強度采用上屈服強度，屈服現(xiàn)象不明顯時，采用RP0.2。(3)沖擊試樣采用夏比V型缺口試樣，表中沖擊值為一組三個試樣的平均值，表中沖擊值適用于10X10X55標準尺寸試樣，當板厚V12mm采用5mm或7.5mm厚度沖擊試樣時，表中沖擊值等比例減小。4工程機械用高強度熱連軋結構鋼HighStrengthColdFormingHot-rolledSteel典型力學性能實績寶鋼BS系列高強鋼于2000年研發(fā)成功以來，已批量生產(chǎn)約40萬噸，實物性能檢驗值的80%以上在表列波動范圍以內(nèi)。牌號Steelgrade厚度Thickness,mm屈服強度Re,MPa抗拉強度Rm,MPa伸長率A5,%沖擊值IE,JBS550MCK46-12560-645645-74016-26120-280BS600MCJ42.5-(10)600-670680-78015-23-10-16600-660700-76016-21120-270BS700MCK23-8700-860780-92015-2140-100(8)-14685-820790-90015-2160-150BS960MCJ44-10960-10501050-108011-15100-140BS600MC3-16640-720700-79017-26-BS700MC2.5-8680-810750-88014-23-化學成分，wt%強度級別牌號SteelGradeCSiMnPSAltB550BS550MCK4<0.12<0.50<1.60<0.015<0.00530.015-600BS600MCJ4<0.12<0.50<1.60<0.015<0.00530.015-BS600MC<0.12<0.50<2.0<0.020<0.01030.015-700BS700MCK2<0.12<0.60<2.10<0.025<0.01030.015-BS700MC<0.12<0.60<2.10<0.025<0.01530.015-(900)(BS900MCJ4)<0.12<0.50<1.60<0.015<0.00530.015<0.003960BS960MCJ4<0.12<0.50<1.60<0.015<0.00530.015<0.003注：根據(jù)強度要求，可加入Nb、V、Ti、Cr、Mo等合金元素。Accordingtothestrength,Nb,V,Ti,CrandMomaybeadded.5焊接寶鋼BS系列熱連軋高強鋼通過低碳低合金設計降低鋼的碳當量和焊接裂紋敏感指數(shù)，并采用先進的冶煉裝備技術結合微合金強化技術，獲得良好的可焊接性。良好的焊接性一碳當量及焊接裂紋敏感性指數(shù)牌號Steelgrade碳含量實績C,%碳當量實績Ceq焊接裂紋敏感性指數(shù)實績PcmBS550MCK4<0.08<0.49<0.22BS600MCK4<0.08<0.45<0.20BS700MCK2<0.08<0.47<0.21BS960MCJ4<0.10<0.52<0.24BS600MC<0.08<0.45<0.20BS700MCJ4<0.08<0.47<0.21Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B—焊接裂紋敏感性試驗采用搭接接頭拘束焊接裂紋試驗(CTS)測定了BS高強鋼焊接裂紋敏感性，結果表明各項裂紋發(fā)生率均為0%。證明BS系列高強鋼在0°C以上進行各種焊接加工時，不易產(chǎn)生焊接裂紋。一接頭的硬度BS高強鋼焊接接頭的最大硬度小于HV350O高強鋼的焊接熱影響區(qū)存在一個比較窄的軟區(qū)。建議盡可能采用小熱輸入、快速焊接為宜，以減小軟化區(qū)的寬度。焊接工藝參數(shù)環(huán)境溫度大于0C時，BS高強鋼板不需預熱就可直接進行焊接，不易產(chǎn)生焊接冷裂紋。推薦使用MAG焊接，推薦焊接保護氣體為80%Ar+20%CO2；氣體流量18~25l/min。對于推薦的焊絲適用于全位置焊接，當垂直位置焊接時，推薦采用上向焊接方法，這樣可避免焊接缺陷產(chǎn)生。熱軋高強鋼適用于多種接頭型式的焊接，常用的接頭型式有：對接接頭、角接接頭和搭接接頭；常用的坡口型式有：I型坡口，V型坡口和雙V型坡口型式。在焊接時，若出現(xiàn)未焊透時，應檢查是否間隙太小，是否電弧沒有垂直鋼板表面。對于打底焊時，可采用較小焊接參數(shù)的熔滴過渡形式，即小電流，小電壓，快速焊；對于特別重要的結構件，也可考慮采用TIG焊打底。對于定位焊接，為了防止出現(xiàn)裂紋，應保證一定的焊接長度，至少大于50mm長，焊接參數(shù)可選用稍大一些的熔滴過渡形式。對于MA焊，以常用焊絲規(guī)格◎1.2mm為例，典型打底焊的焊接參數(shù)為：100~200A，12-19V，2.5~7mm/s；典型的定位焊焊接參數(shù)為：200~250A，20~23V，4.0~6.5mm/s。對于填充和蓋面焊接，可以采用稍大一些的熔滴過渡和射流過渡形式的焊接工藝。對于MAG焊，以常用規(guī)格◎1.2mm為例，推薦的典型填充和蓋面焊接工藝為：200~250A，20~23V，4.0~6.5mm/s(熔滴過渡)或270~320A，27~32V，4.0~6.0mm/s(射流過渡)。焊接及其它應用性能6工程機械用高強度熱連軋結構鋼HighStrengthColdFormingHot-rolledSteel焊接材料在接頭力學性能滿足構件要求的情況下，BS高強鋼的配套焊接材料應盡可能選用強度級別稍低的焊接材料，避免高匹配焊接材料的選用。尤其是對于角接接頭時，稍低匹配焊接材料選擇原則更為重要。寶鋼通過先進的冶煉技術，成功生產(chǎn)出優(yōu)質MAG焊絲用盤條，包括BH600-II、BH700-II和BH800-II,供應上海大西洋、湖北猴王、武漢鐵錨、上海寶煊等國內(nèi)主要焊接材料生產(chǎn)企業(yè)。BH700-II牌號含義說明如下，B表示寶鋼；H表示焊絲用鋼；700表示熔敷金屬的最小抗拉強度;II表示富氬保護氣體焊接。寶鋼BS系列熱連軋高強鋼可選用的焊接材料詳見下表。鋼板牌號焊絲、盤條牌號可供焊材企業(yè)焊絲直徑BS550MCK4BH600-1上海大西洋、湖北猴王、武漢鐵錨、上海寶煊等國內(nèi)主要焊接材料生產(chǎn)企業(yè)01.2-1.6BS600MC BH700-1 BS600MCJ4 BS700MC BS700MCK2BH700-1 BH800-1 BS960MCJ4 BH800-1 BH900-1焊接接頭的力學性能牌號SteelGrade(Thicknrss)試驗用焊絲wire道次pass熱輸入Heatinput,KJ/cm拉伸試驗Tensiletest-20°C沖擊試驗CVNImpacttest抗拉強度Rm,MPa斷裂位置Position缺口位置Position沖擊功Akv,JBS600MC(12mm)BH700-I123111921790母材(BM)焊縫熱影響區(qū)5393BS700MCK2(8mm)BH800-I128841母材(BM)焊縫熱影響區(qū)96BS960MCJ4（6mm）UnionX90127.51009熱影響區(qū)（HAZ）焊縫熱影響區(qū)60707冷彎加工BS系列高強結構鋼不僅具有高強度，同時還具有良好的塑性，適合冷彎加工成形。對于高強鋼來說，折彎半徑是冷彎成型工藝的基本參數(shù)，應予以關注，建議折彎內(nèi)徑不要小于供貨技術條件規(guī)定的彎曲直徑。另外需要注意的是，冷彎結束后高強鋼的回彈比普通鋼略大，可能導致高強鋼構件形狀出現(xiàn)偏差。可通過適當?shù)倪^彎曲來保證獲得所需的折彎角度。滾壓成型時，單次滾壓變形量不宜太大，通過調整變形量，可避免邊部開裂。矯形BS高強鋼結構如果出現(xiàn)形狀偏差而需要矯形時，建議采用冷矯形方式。如特殊情況下需要采用熱矯形時，建議熱矯形溫度不超過550r，超過此溫度，可能改變鋼板性能。切害UBS高強鋼可進行機械剪切加工。剪刃間距是重要的參數(shù)，根據(jù)我們的客戶實際操作經(jīng)驗，高強鋼剪切時應該選擇相對較小的剪刃間距，避免剪切斷面出現(xiàn)斷口分離現(xiàn)象。BS高強鋼適用于火焰切割。對于氧-乙炔切割，常用規(guī)格為2#割嘴，直徑1.2mm時，切割速度、氣體壓力和火焰特性對切割質量有重要影響，其中切割速度的影響最大。隨著切割速度增大，其切割面逐漸由平直向傾斜過渡，宏觀割面質量逐漸變差；其割形成了熱影響區(qū)（HAZ）的寬度隨著切割速度的增加而逐漸減小。與中性焰相比，氧化焰的切割質量相對較差，其HAZ寬度也相對更大，故不推薦采用。BS系列高強鋼采用下述切割參數(shù)可獲得較好的切割質量。鋼種板厚，mm切割參數(shù)氧氣壓力，MPa乙炔壓力，MPa切割速度，mm/sBS600MC120.35-0.450.03-0.056-10BS700MC60.35-0.450.03-0.0510-15BS高強鋼熱軋板還可采用等離子切割和激光切割，其切割熱影響區(qū)寬度顯著小于火焰切割，且切割質量優(yōu)于火焰切割。8工程機械用高強度熱連軋結構鋼HighStrengthColdFormingHot-rolledSteelBS系列熱連軋高強鋼板的尺寸、外形及重量允許偏差執(zhí)行寶鋼企標Q/BQB301-2009《熱連軋鋼板及鋼帶的尺寸、外形、重量及允許偏差》。其中分類和代號約定如下：按邊緣狀態(tài)分為切邊（EC）不切邊（EM）按邊緣狀態(tài)分為普通厚度精度（PT.A）較高厚度精度（PT.B）按表面處理方式