摘要：本文通过实验室试验研究了Al、N元素对Q345E钢性能的影响。结果表明，适量添加Al元素并严格控制N元素含量可有效改善Q345E钢的低温冲击韧性。
关键词：Q345E；低温冲击韧性
Qiliguo
(1.University of Science and Technology Beijing，Beijing，100083
2.Hbis Group Xuansteel Company, Xuanhua, 075100)
Abstract：Studied in this paper, through the laboratory test, Al、N elements affect the performance of Q345E steel, the results showed that add Al element and strict control of N elements can effectively improve the low temperature impact toughness of Q345E steel.
Key Words：Q345E, low temperature impact toughness
1前言
Q345E钢主要应用于低温条件下服役的建筑结构及一般金属结构件 [1-2]，其冬季使用环境温度可能达到-40℃，这就要求钢材具有良好的低温性能。本文通过对实验室生产的Q345E钢进行检测与分析，研究了Al、N元素对Q345E钢低温冲击韧性的影响。
2生产工艺
将原料在真空电磁感应炉里熔炼，按照设计浇注四种Al含量不同的钢锭，化学成分如表1所示，钢锭质量为20kg，然后将钢锭经过热轧，热轧参数为：加热温度1150℃，保温1小时，开轧温度1050℃，轧制速度1.0m/s。钢锭经过9道次轧制轧成15mm厚的钢板，轧制道次及每道次压下量如表2所示。
3 检测与分析
3.1拉伸试验
将热轧后的棒材按照国标GB/T2975-1998制成圆形截面标准拉伸试样在拉伸试验机上进行拉伸，获取拉伸力学性能参数如表3所示。根据表3可以得到如下结论：当添加0.015%的Al元素时，钢的屈服强度降低了10MPa，伸长率略有提升。当Al含量添加量达到0.03%时，屈服强度上升了5MPa，但伸长率急剧下降。保持Al含量不变，提高N含量时，钢的屈服强度和抗拉强度都大幅度提高，但伸长率下降。
3.2冲击试验
冲击试验所用的试样的取样按照国家标准GB/T2975-1998和GB/T229-1994予以实施。试验温度分别设定在室温、-20℃、-40℃。试验所得数据如表4所示。
可见，室温下，4种试验钢的冲击功平均值均在200J左右，远远高于国标规定。在-20℃时，4种试验钢的冲击功平均值也均高于100J。在-40℃时，4种试验钢的冲击功平均值都高于国标规定的34J。以上数据显示，添加微量Al元素，控制N含量，保证钢中没有较大颗粒的夹杂物，保证钢材的-40℃冲击功合格是完全可行的。
3.3金相组织分析
表5给出了4种试验钢的组织情况。从表中可以看出，4种试样钢的组织均为铁素体和珠光体。此外，随着Al含量的增加，铁素体含量增加，珠光体含量下降。
(a) 1#试验钢；(b) 2#试验钢；(c) 3#试验钢；(d) 4#试验钢
图 1 试验钢100x金相组织
4结论
本文对实验室中生产的Q345E钢进行冲击试验结果分析，利用光学显微镜对组织和进行观测。经过归纳整理，得出以下结论：
（1）微量Al的加入使得钢在-40℃时的低温冲击韧性显著提高，冲击功高于90J，远大于国标要求。说明钢中加入微量Al以提高钢材的冲击韧性的思路是可行的。
（2）随着Al含量的增加，冲击功下降，这说明Al含量不是越多越有利，应控制在一定范围内。
（3）N含量的增加使冲击功急剧下降，应严格控制N含量。
参考文献
[1]马俊才.低合金高强度钢的发展与对策[J].山东冶金，1997，19(5)：1-4.
[2]王祖滨.新世纪初期低合金高强度钢的发展[J]. 中国冶金，2003，02：16-19.
论文作者:祁立国1,2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第7期
论文发表时间:2017/7/12
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