铜对低碳hsla钢力学性能的影响

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1、铜对低碳HSLA钢力学性能的影响杨才福　张永权摘　要　研究了不同铜含量对低碳HSLA钢力学性能的影响。结果表明，铜能显著提高该钢的强度，但降低该钢的韧性。铜含量对HSLA钢强韧性的作用受时效温度的影响，提高时效温度可使不同铜含量的HSLA钢的强韧性差异减小。关键词　铜　高强度低合金钢　力学性能EffectofCuContentonMechanicalProperitesofLowCarbonHSLASteelYangCaifu　ZhangYongquan(CentralIron&SteelResearchInstitute,Beijin

2、g,100081)Abstract　ThemechanicalpropertiesoflowcarbonHSLAsteelswithdifferentCucontentarestudiedinthispaper.ItisrevealedthatwhentheCucontentexcesses1%,thestrengthofthesteelincreasesremarkablyandthetoughnessdecreasesslightly.TheeffectofCucontentonmechanicalpropertiesisaffec

3、tedbyagingtemperature.ThedifferencesofmechanicalpropertiesamongthesteelswithdifferentCucontentdecreaseastheagingtemperatureincreasesortheimpactingtemperaturedecreases.Keywords　Copper　HSLAsteel　Mechanicalproperties　　低合金钢中添加较多的铜主要用来提高钢的强度和耐腐蚀性能。当钢中的铜含量高于0.6%时，铜在钢中将达到过饱和状态，

4、通过在一定的温度下时效，析出ε-Cu相，产生沉淀强化，可显著提高钢的强度［1］。但是，含铜钢在加热和轧制过程中易产生铜脆现象，使钢材表面龟裂。长期以来，铜脆现象一直困扰着含铜低合金钢的进一步发展。　　80年代以来，含铜钢的研究与应用得到了长足进展。主要标志是美国开发了含铜的HSLA系列船体结构钢，即HSLA80与HSLA100，并在舰船上得到了应用。由此，含铜钢受到材料科学工作者的重视，相应的研究工作蓬勃兴起［2～4］。　　本文拟就铜在低合金钢中的作用，尤其是铜含量和时效温度对低碳HSLA系钢强韧性的影响，进行研究探讨。1　试验用钢和试

5、验方法1.1　试验用钢　　在150kg非真空感应炉中冶炼了4炉不同铜含量的试验钢，将其浇铸成150kg的钢锭，轧成16mm厚的钢板。钢的成分如表1所示。表1　试验用钢的化学成分(w)　　　　　　％炉号CSiMnPSNiCrCuMoNbAls备注10.0580.1560.4450.0120.0180.7950.5790.050.2050.0400.041无Cu钢20.0480.1950.4870.0080.0150.8450.6651.060.2130.0360.054低Cu钢30.0640.2080.4490.0130.0130.992

6、0.5151.180.2400.0370.073中Cu钢40.0600.1740.5250.0100.0160.8500.7281.310.2200.0220.058高Cu钢　　从钢板上切取试样坯，进行了正火、淬火及时效热处理。正火及淬火处理的加热温度为900℃，保温1h，然后分别空冷和水冷至室温。热轧、正火及淬火试样分别经过不同温度的时效处理，时效处理温度范围为550～650℃。1.2　性能测试　　拉伸试样为圆棒试样，取样方向垂直于终轧方向；冲击试样为夏比V型冲击试样，取样方向垂直于终轧方向，开槽方向垂直于轧制面，试样尺寸为100mm

7、×10mm×55mm。1.3　组织观察　　用Neophot-21型光学显微镜观察金相组织。普通组织用4%硝酸酒精溶液腐蚀。M-A组织用Labara试剂着色腐蚀。试剂配比为：1%偏重亚硫酸钠水溶液+4%苦味酸酒精溶液(1∶1)。腐蚀后M-A岛呈白色，铁素体呈灰色，碳化物呈黑色。2　试验结果2.1　铜对强度的影响　　图1显示了铜含量对不同状态下试验钢的强度的影响。由图1可见，随着铜含量的升高，不同状态下钢的强度均增加。钢中添加1%以上的铜，热轧状态下钢的强度增加约100MPa；正火状态下钢的强度相对较低，强度增值亦小，由340MPa增加到3

8、80MPa，增值40MPa；淬火态的强度最高，强度增加也最大，由430MPa提高到550MPa，增值约110MPa。a)热轧b)正火c)淬火图1　铜对不同状态下试验钢强度的影响1-屈服强度　2-550℃时效