近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)和社會的迅速發(fā)展，工程結(jié)構(gòu)日益向高參數(shù)、大型化方向發(fā)展，高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼得到了越來越廣泛的應(yīng)用，需求量也隨之增大，對鋼材的強(qiáng)度以及高強(qiáng)度條件下的韌性要求越來越高。
同時，由于該類鋼板制造的結(jié)構(gòu)件大部分以焊接的方式連接，因此該類鋼材還要求具有良好的焊接性能。
據(jù)統(tǒng)計，液壓支架單臺使用高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼Q960比Q690能夠節(jié)約鋼材15t，重量減輕20%[5]0由于600MPa及以上級別高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼的生產(chǎn)對鋼水的純凈度、軋制及熱處理工藝穩(wěn)定性要求較高，故其成品合格率低，生產(chǎn)周期長，市場資源緊缺同。
因此，研制與開發(fā)高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼板對于相關(guān)裝備的減重及提高使用壽命、降低原材料消耗等均具有重要意義。
通過對成分及軋制、熱處理工藝進(jìn)行設(shè)計，研究了80kg級工程機(jī)械用鋼Q960的顯微組織及力學(xué)性能，為工業(yè)試制生產(chǎn)提供了理論依據(jù)。
成分設(shè)計：
設(shè)計的Q960鋼的化學(xué)成分在鋼種合金系統(tǒng)成分設(shè)計上主要考慮以下幾點(diǎn):在保證經(jīng)濟(jì)潔凈度的情況下，降低鋼中的碳含量，考慮到在生產(chǎn)中冶煉后合金的加入會使鋼水增碳，現(xiàn)把Q960鋼的含碳量設(shè)計為0.12%~0.14%，既能保證具有較高強(qiáng)度，又能保證具有良好的韌性和焊接性能。
從鋼種高強(qiáng)度出發(fā)，組織應(yīng)為馬氏體加少量殘余奧氏體為宜，加入一定量的合金元素進(jìn)行固溶強(qiáng)化及改變鋼種的相變溫度。
另外考慮到成本因素，應(yīng)盡量減少合金元素的加入量，充分利用各種微合金元素復(fù)合加入技術(shù)來達(dá)到強(qiáng)化的目的，采用Nb、Ti、B元素的復(fù)合加入，保證未再結(jié)晶區(qū)內(nèi)變形的積累，并保證鋼種得到組織均勻、晶粒細(xì)化的熱軋態(tài)組織，利用Nb.Ti.Mo.Cu金元素的應(yīng)變誘導(dǎo)析出及時效強(qiáng)化效果，進(jìn)一步提高強(qiáng)度。
在鋼中的碳含量降低后，鋼中加入了一定量B和0.35%~0.45%的Mo，以利于在中厚板軋制中不同斷面處獲得比較均勻的組織。
這類鋼加入微量的Nb、Ti以利用控制軋制和控制冷卻得到細(xì)小的組織，鋼中加入微量的Nb、Ti、B元素，一方面阻礙奧氏體再結(jié)晶，另一方面也起到強(qiáng)化組織的作用。
此外，可利用e-Cu的時效強(qiáng)化作用，使這類鋼的強(qiáng)度達(dá)到更高的水平，現(xiàn)設(shè)計鋼的含銅量為0.35%~0.41%，鋼中的Cu能明顯地與加入的B起綜合作用，會進(jìn)一步抑制鐵素體形成，為防止含銅鋼的熱脆性，鋼中加入了適量的Ni。
奧氏體連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變規(guī)律研究：
在鍛坯上用線切割切取試樣，試樣規(guī)格為中4mmx10mm的圓柱形試樣，試驗(yàn)在FORMASTER-DIGITAL型熱膨脹儀試驗(yàn)機(jī)上完成。將試樣以1120℃/s加熱至1150再以10℃/s加熱至1200℃，保溫5min，以5℃/s的冷速冷卻到920℃，保溫 1min，分別以0.1、1、3、5、7、10、15、20、25、30、40T/s等不同冷速冷卻至室溫，得到Q960鋼靜態(tài)CCT曲線。
可以看出，在冷速為0.1℃/s時，組織為少量鐵素體加貝氏體。
隨著冷速的增加，貝氏體的量逐漸增多，鐵素體的量逐漸減少。
3℃/s和5℃/s時，基體組織全為貝氏體。
7℃/s時組織中出現(xiàn)了部分馬氏體，隨著冷速的增加馬氏體逐漸增多，貝氏體逐漸減少。
超過10℃/s時，鋼中就不存在貝氏體組織了。
在鍛坯上用線切割切取試樣，目的是測定模擬2階段軋制時的動態(tài)CCT曲線，將試樣以20℃/s加熱至1150再以10℃/s加熱至1200℃后，保溫5min;以5℃/s冷速冷卻至1100℃，應(yīng)變?yōu)?0%，變形速率為5；然后以5℃/s冷卻至920℃，應(yīng)變?yōu)?0%，變形速率為10s1，變形后分別以0.1、1、3、5、7、10、15、20、25、30、40℃/s等冷速冷卻至室溫。
變形奧氏體在隨后的連續(xù)冷卻中，相變溫度明顯比靜態(tài)CCT曲線中的相變溫度高，大約平均高50℃左右，而且貝氏體區(qū)域也變得比較寬。
這主要是由于形變奧氏體內(nèi)有較高的形變儲存能，在隨后冷卻過程中，固態(tài)轉(zhuǎn)變的過冷度明顯減小，所以相變的孕育溫度區(qū)間減小，因而相變溫度比未變形的明顯提高。
從圖中可明顯看出，冷速為0.1℃/s組織為準(zhǔn)多變形鐵素體和貝氏體組織，當(dāng)冷速達(dá)到1T/s時，準(zhǔn)多變形鐵素體幾乎消失。當(dāng)冷速達(dá)到3℃/s開始出現(xiàn)馬氏體，隨著冷速的增加，貝氏體逐漸減少，馬氏體逐漸增多。當(dāng)冷速超過7℃/s時，組織中就只有馬氏體了。
高強(qiáng)度板Q960C22258095004.233
噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960C18250083002.932 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960C18250091003.215 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960C182500107003.78 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960D222100119504.334 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960D222170120004.497 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960D22220080003.04 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960D20215075002.532 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960D242200114004.98 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960E182164120503.685 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960E132170116002.569 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960E22195076002.559 噸安陽安鋼高強(qiáng)度板Q960E18215088002.673 噸安陽安鋼