针对武钢热轧总厂二分厂超快冷改造前后生产的5-12 mm厚度规格800MPa级高强钢的力学性能进行了全面检测，分析了超快冷工艺生产的试验钢金相组织及应用情况。结果表明：对于厚度规格小于10mm的800MPa级高强钢，超快冷工艺对其屈服强度和抗拉强度提高幅度不大，而对冲击韧性有较大改善。对于厚度规格大于10mm的800MPa级高强钢，超快冷工艺对其屈服强度和抗拉强度有较大提高，而对冲击韧性提高幅度不大。超快冷工艺生产的试验钢具有优良的力学性能、成形性能和焊接性能，并成功应用于工程机械吊车吊臂和泵车伸缩臂等零件的生产。

近年来，超快冷工艺（UFC）是国际上发展起来的一项用于控制带钢冷却的新技术。热轧粗轧后对钢板的冷却方式或速度的不同会影响最终产品组织性能，因此随着对新钢种的需求以及轧制技术的改革引起了人们对于热轧后冷却处理的要求日益增加。2014年底，武钢热轧总厂二分厂由德国西门子和西马克公司共同对其热轧产线进行了超快冷工艺改造，实现了在轧制过程中实现快速、准确的温度控制以获得相应的相变组织，从而获得所需要的强度性能和较好的塑性变形能力。为了研究超快冷工艺800MPa级高强钢的组织与性能，对武钢热轧总厂二分厂超快冷改造前后生产的厚度规格5-12mm的800MPa级高强钢理化性能进行了全面检测。

1试验材料与方法

1.1试验材料

试验材料来自武钢热轧总厂二分厂提供的厚度规格5-12mm 的800MPa级高强钢板，试验钢主要用于工程机械吊车的吊臂和泵车的伸缩臂。试验钢的生产工艺流程设计如下：高炉铁水→铁水脱硫→转炉冶炼→真空处理→连铸→铸坯检查→铸坯下送→铸坯验收→铸坯加热→轧制→层流冷却→卷取→精整→钢板下送→熔炼化学成分分析和判定→检查→检验→判定→发货后开具质量证明书。

试验钢在转炉冶炼后，进行真空处理，以保证钢质纯净度；连铸采用氩封保护浇注，防止钢水的二次氧化；热轧阶段利用超快冷工艺和常规层流冷却工艺控轧控冷进行生产，通过控制钢中组织转变、相变和沉淀析出来改善钢材的性能。武钢的800MPa级高强钢冶炼成分内控范围较小，内控合格率较高，成分波动不足以影响力学性能波动。武钢的常规工艺与超快冷工艺相比较：带钢速度均为2.2m/s，带钢宽度规格均为1250mm，冷却方式均采用前段冷却，仅仅水量比有差异分别为25%和75%。

试验钢的成分设计如表1所示。试验钢的主要力学性能指标由武钢质检中心提供，其技术要求如表2所示。

1.2试验设备

化学元素分析在ULTIMA2C型电感耦合等离子体光谱仪上完成。拉伸性能检测在GALDABINI SUN10电子拉伸试验机上完成。冲击试验在标称能量450J冲击试验机上完成。金相观察在PME3-323UN金相显微镜上完成。

1.3 试验方法

为了全面检验试验钢的综合性能，需要对试验钢进行一系列的力学及金相试验，具体试验方法如下。

1）取武钢热轧总厂二分厂超快冷前后生产的厚度规格5-12mm试验钢试样，按国家标准GB/T228进行加工制成5-12mm厚板状横向拉伸试样，并在GALDABINI SUN10电子拉伸试验机上进行拉伸试验。

2）在试验钢成品板板宽1/4处取20mm×50mm小块金相试样，进行碾磨、抛光和金相腐蚀（腐蚀液为4%苦味酸酒精溶液），在PME3-323UN金相显微镜下观察试验钢微观组织。

3）在试验钢成品板板宽1/4处取纵向冲击试样，开V型缺口，在标称能量450J冲击试验机上按GB/T 229-2007标准进行系列温度冲击试验。

2试验结果与分析

2.1力学性能分析

表3为武钢热轧总厂二分厂超快冷改造前后生产的5mm≤厚度＜10mm的800MPa高强钢力学性能检测结果。图1-4分别为5mm≤厚度＜10mm的800MPa高强钢屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击功的统计图。从表3和图1-4可以看出超快冷改造前后的所有钢卷力学性能均满足技术标准要求，并且超快冷工艺生产的钢卷与普通层流工艺生产的钢卷相比较得出：屈服强度和抗

拉强度相差不大（屈服强度平均值提高5MPa，抗拉强度平均值提高2MPa），延伸率略有增加（平均值提高3%），但冲击功大幅提高（平均值提高31J）。此结果表明：超快冷工艺对5mm≤厚度＜10mm的800MPa高强钢强度的影响不大，但能小幅提高塑性、大幅提高冲击韧性。

表4为武钢热轧总厂二分厂超快冷改造前后生产的10mm≤厚度≤12mm的800MPa高强钢力学性能检测结果。图5-8分别为10mm≤厚度≤12mm的800MPa高强钢屈服强度、抗拉强度、延伸率和冲击功的统计图。从表4和图5-8可以看出超快冷改造前后的所有钢卷力学性能均满足技术标准要求，并且超快冷工艺生产的钢卷与普通层流工艺生产的钢卷相比较得出：屈服强度和抗拉强度大幅提高（屈服强度平均值提高43MPa，抗拉强度平均值提高28MPa），但延伸率和冲击功变化不大（延伸率平均值没有变化，冲击功平均值提高1J）。此结果表明：超快冷工艺对10mm≤厚度≤12mm的800MPa高强钢的强度有较大提高，但对其塑性和韧性影响不大。

2.2低温冲击性能分析

800MPa高强钢常常会被用于制造低温和恶劣环境下工作的工程机械焊接结构件，因此需要具有高韧性，可用低温冲击性能来进行表征。冷却速度、钢板厚度等因素对低温冲击性能均有影响。因此分别选取超快冷工艺生产的厚度规格7mm和11mm的800MPa高强钢，在试验钢成品板板宽1/4处取样，分别加工成5.0mm×10mm×55mm和10.0mm×10mm×55mm的V型缺口冲击试样。从冲击试验结果可以看出，厚度规格7mm和11mm的800MPa高强钢低温韧性优良，脆性转变温度在-80℃以下，充分保证了工程机械在低温条件下安全使用。

2.3金相组织分析

表5为超快冷工艺生产厚度规格7mm的800MPa高强钢金相观察结果。金相结果显示，试验钢基体组织为准多边形铁素体，心部有少量珠光体偏析带，上下表面有部分等轴铁素体。准多边形铁素体在较等轴铁素体低的转变温度和较快的冷却速度下形成，其内部

较高的位错密度和亚结构使得试验钢具有较好的强度、塑性、低屈强比等优良的力学性能。从表5金相观察结果可以看出，7mm厚试验钢上下表面和上下1/4厚度处以及传动侧和工作侧的组织均匀，晶粒大小一致，这说明了超快冷工艺上下表面和宽度方向的喷水冷却均匀。

表6为超快冷工艺生产厚度规格11mm的800MPa高强钢金相观察结果。金相结果显示与7mm的800MPa高强钢金相观察结果基本一致，试验钢基体组织为准多边形铁素体，心部有少量珠光体偏析带，上下表面有部分等轴铁素体。准多边形铁素体在较等轴铁素体低的转变温度和较快的冷却速度下形成，其内部较高的位错密度和亚结构使得试验钢具有较好的强度、塑性、低屈强比等优良的力学性能。从表6金相观察结果可以看出，11mm厚试验钢上下表面和上下1/4厚度处以及传动侧和工作侧的组织均匀，晶粒大小一致，这说明了超快冷工艺上下表面和宽度方向的喷水冷却均匀。

2.4应用情况

超快冷工艺生产的5-12mm厚度规格800MPa级高强钢在三一重工和徐工集团等多家工程机械制造商取得了较好的应用，其主要用于吊车的吊臂和泵车的伸缩臂等焊接结构件的制造。用户反映该钢钢质纯净，性能波动小，具有良好的力学性能、低温冲击性能和焊接成型等综合性能，满足了零件的使用需求。

3结论

对比武钢热轧总厂二分厂超快冷改造前后生产的5-12mm厚度规格800MPa级高强钢检验结果表明：对于厚度规格小于10mm的800MPa级高强钢，超快冷工艺对其屈服强度和抗拉强度提高幅度不大，而冲击韧性有较大改善。对于厚度规格大于10mm的800MPa级高强钢，超快冷工艺对其屈服强度和抗拉强度有较大提高，而冲击韧性小幅增加。通过超快冷工艺，试验钢获得了细小的多边形铁素体组织，组织细化保证了试验钢在获得高强度的同时，塑性和韧性均能得到有效提高。试验钢成功应用于工程机械吊车的吊臂和泵车的伸缩臂等零件的生产，具有优良的力学性能、成型性能和焊接性能，满足用户的使用要求。

（陶军晖 马玉喜 杜明 宋畅 习天辉 徐进桥 郭斌）