宝钢湛江钢铁有限公司
摘要：本文介绍湛江钢铁35mm厚AH32实物性能实绩，母材及焊接的大量试验数据表明，湛江钢铁采用C-Mn-Al成分体系及控轧工艺生产的AH32钢强度、韧性优异，同时焊接性能也非常良好，完全满足各船级社要求。
关键词：AH32；控轧；性能；船级社
Abstract：ThismainlyintroducesBaosteelZhanjiangAH32gradesmechanicalpropertiesof20、35mm，basemetalandweldmaterialtestdatashowthatBaosteelZhanjiangadoptsC-Mn-AlcompositionsystemandcontrolledrollingprocesstomanufactureAH32，strengthandtoughnessfullymeettherequirementsoftheclassificationsociety.
Keywords：AH32、Controlledrolling、Properties、Classificationsociety
1.前言
因AH32钢在申请船级社认证时需进行焊接性能测试，为确保一次通过认证，大部分钢厂采用的成分体系为C-Mn-Al-Ti，Ti能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性并改善焊接性能。船级社规定，大生产时的成分、工艺等必须与认证时相同，为了降低生产成本，湛江钢铁申请时采用C-Mn-Al成分体系，为了确保AH32性能，轧制工艺采用控轧。C-Mn钢的控轧过程中的低温轧制细化了再结晶奥氏体晶粒，变形温度越低，则再结晶速度越慢，再结晶晶粒越细，从而细化成形钢板的铁素体晶粒，晶粒细化是可同时提高钢板的强度及韧性。[1]
对钢板进行焊接性能测试，采用埋弧焊工艺，线能量输入50KJ/cm及15KJ/cm两种。
2.生产工艺流程
根据各船级社综合要求，取头坯的头部轧制35mm的AH32。
生产工艺如下：
高炉铁水-KR脱硫-转炉吹炼-LF精炼-RH精炼-连铸-铸坯清理-二切-加热-轧制-冷床-精整-入库。
3.冶炼实绩
钢水冶炼实绩如表1，C、Mn、Si、P、S、Alt全部满足要求。[2]本次冶炼将S的含量控制在0.004%以下，确保钢板低温冲击韧性及焊接性能。随着S含量的增加，钢板冲击韧性降低，尤其横向冲击韧性降低更甚同时S导致焊接“十字”接头、“T字”接头等发生层状撕裂。[3]
表1冶炼实绩%
4.性能实绩分析
4.1拉伸性能实绩
取钢板头部、尾部试样进行常规拉伸、正火拉伸及焊接接头拉伸等力学性能检测，具体结果见表2。
表2拉伸性能实绩
从数据来看，强度各项检测结果均较好地满足船级社规范且富余量很大。
（1）常规拉伸头尾部及纵横向力学性能无明显各向异性，并且在全板各个部位的性能分布均匀，波动较小，抗拉强度差值在10MPa以内，表现出较好地均匀性；
（2）为了验证控轧钢板经正火后力学性能仍满足标准要求，取钢板头部、尾部试样进行880℃正火处理，将正火后试样进行纵横向拉伸试验。对试样正火处理能够显著减轻其带状组织，将未溶解的先共析铁素体分散及形成具有一定位相的珠光体和铁素体，细化钢板组织晶粒。从试验结果来看，正火后拉伸各项指标并未显著降低，表明控轧态AH32微观组织细化，此C-Mn-Al成分体系经正火处理仍可满足标准要求。
（3）钢板头部（纵向）50KJ/cm、15KJ/cm焊接拉伸性能实绩表明50KJ/cm、15KJ/cm热输入下的焊接拉伸试样的抗拉强度Rm分别为为510.58Mpa、513.41Mpa，不同焊接线能量下抗拉强度值几乎相同。
4.2冲击性能实绩
4.2.1常规冲击及应变时效冲击性能实绩
认证钢板头部、尾部试样进行20、0、-20、-40℃系列温度常规冲击、应变时效冲击性能检测，检测结果见表3。
表3常规冲击及应变时效冲击性能实绩
从数据来看，韧性各项检测结果均较好地满足船级社规范且富余量很大，在-40℃下常规冲击及应变时效冲击的冲击功均≥100J，表明钢板低温韧性优良。
（1）在-40℃下纵横向冲击功均值最小为201.43J，20、0、-20、-40℃系列温度下冲击功值虽呈降低趋势但无明显下降趋势，观察-40℃下冲击试样断口呈韧窝状，是典型的韧性断裂特征，表明此工艺下钢板韧脆转变温度在-40℃以下。
（2）取钢板头部（纵向）进行20、0、-20、-40℃系列温度应变时效冲击试验，在-40℃应变时效冲击功均值最小为135.82J，远远高于标准0℃下31J要求，说明钢板具有优良的抗低温应变时效脆化性能。应变时效冲击性能也是保证材料韧性的考核指标。试样经5%拉伸应变、（250±10）℃加热时效和保温1h后，进行相应温度冲击试验。
4.2.2焊接冲击性能实绩
取钢板头部（纵向）50KJ/cm、15KJ/cm线能量焊接下0℃冲击测试，实绩见表4。
表4焊接冲击性能实绩
从数据来看，焊接接头处韧性各项检测结果均较好地满足船级社规范且富余量很大，在焊缝中心、熔合线、距熔合线2mm等位置冲击的冲击功均≥100J，表明钢板焊接性优良。
5.显微组织观察分析
取认证钢板头部试样进行显微组织观察分析。钢板显微组织为铁素体（形变铁素体）+珠光体组织，铁素体晶粒尺寸、珠光体尺寸细小，根据ASTME112，铁素体晶粒度评级均在10.0以上，具体见图1、图2。晶粒细化可以显著提高钢的冲击韧性，降低韧脆转变温度［4］，这对提高船板钢的综合性能是十分有益的。
图1钢板100倍金相图2钢板500倍金相
6.结论
（1）对认证35mm钢板常规拉伸、正火拉伸、焊接拉伸、常规冲击、应变时效冲击、焊接冲击等一系列母材及焊接性能测试实绩表明，湛江钢铁采用C-Mn-Al成分体系及控轧工艺生产的AH32钢各项性能优异，均较好地满足各船级社规范要求。
（2）钢板实物-40℃温度下常规冲击、应变时效冲击的冲击功均≥100J，低温韧性及焊接性优良。
（3）控轧钢板经880℃正火处理后拉伸性能仍满足相应母材标准要求，表明此工艺下控轧态钢板组织稳定，微观组织细化。
（4）35mm控轧钢板在线能量输入50KJ/cm下焊接后焊接接头达到母材同等级力学性能。
（5）从各试验项目得出试验数据来看，钢板头尾部、纵横向性能无明显各向异性，并且在全板各个部位的性能分布均匀，波动较小，此工艺下轧制的钢板表现出较好地均匀性。
参考文献：
[1][日]田村今男等著.高强度低合金钢的控制轧制与控制冷却［M］.北京：冶金工业出版社，1992.
[2]CCS、DNV·GL、ABS、LR、NK、BV等船级社材料与焊接规范[J]，2015
[3]张士宪，赵晓萍，关昕.炉外精炼技术[M]，北京：冶金工业出版社，2015
[4]毛卫民，朱景川，郦剑，等．金属材料结构与性能［M］．北京：清华大学出版社，2008：217-218．