ER50-6盘条的组织与性能分析

轧三ER50-6盘条的组织与性能分析·1·轧三ER50-6盘条的组织与性能分析任翠华（天津冶金集团轧三金属材料科技有限公司，天津301606）摘要本文简要介绍了天津冶金集团轧三ER50-6热轧盘条的试轧生产情况，并通过抽样试验，对盘条的主要化学成分、显微组织和力学性能等进行了分析。确定了盘条的质量能达到标准要求，拉拔性能和焊接性能满足客户要求，表明了盘条的成分控制及轧制工艺设计合理可行。关键词ER50-6盘条化学成分显微组织力学性能AnalysisofMicrostrucrureandPropertiesofER50-6WireRodforZhasanCompanyRenCuihua(TianjinMetalMaterialsandTechnologyCo.,Ltd.,Tianjin,301606)AbstractThispaperbrieflyintroducesthetrialproductionofER50-6hot-rolledwirerodfortheTianjinMetalMaterialsandTechnologyCo.Ltd.Throughthesamplingtest,itanalysesthemainchemicalcomposition,microstructureandpropertiesofwirerod.Theresultsshowthat,thequalityofwirerodcanmeetthestandardrequirements.Andthedrawingandweldingpropertiescanmeetcustomerrequirementstoo.Sotheconclusioncanbedrawnthatthecomponentsincontrolandthedesignofwirerodrollingprocessisreasonableandfeasible.KeywordsER50-6,wirerod,chemicalcomposition,microstructure,mechanicsproperties1前言ER50-6是碳钢氩弧焊丝，具有优良的塑性、韧性和抗裂性能，尤其低温冲击韧性较高。可用于各种位置的管道手工钨极氩弧焊打底及弧焊，是制作新一代CO2气体保护实芯焊丝、埋弧焊、半连续、自动焊接用焊丝的主要原料，广泛应用于压力容器、电力、汽车以及各类机械制造业，是国内外常用的气体保护焊丝品种。随着我国焊接自动化技术推广应用和对焊接质量要求的不断提高，用户对ER50-6盘条的需求量呈逐年上升趋势。天津轧钢三厂根据自身设备条件，开始开发生产ER50-6焊丝用热轧盘条。2轧制简述2.1主要工艺流程轧钢工序主要设备为：加热炉，高速线材轧机、吐丝机、风冷运输线等。主要工艺流程为：加热—高速线材轧制、水冷—吐丝—集卷—打包—成品入库。·2·第九届中国钢铁年会论文集2.2轧制温度控制由于焊丝用钢盘条中碳低、塑性好，为有效控制奥氏体晶粒度，从而获得良好的金相组织，应适当降低轧制温度。根据ER50-6的钢种特点及试轧生产经验，将其开轧温度确定为980~1050℃，并用粗轧1#轧机前处红外双色测温仪进行严格控制。2.3吐丝温度的控制ER50-6盘条理想的金相组织为铁素体+珠光体，但由于钢中锰、硅合金元素的存在提高了钢的淬透性,使其“CCT”转变曲线向右下方移动,推迟并延长了转变时间[1]。若工艺参数控制不当,该盘条的金相组织中可能出现马氏体或贝氏体组织,不利于拉拔加工，或者组织分布不均匀，出现带状组织或大量混晶。如图1。图1ER50-6钢的动态CCT曲线经过高线试轧，结果表明吐丝温度高于900℃时,组织中有较多的淬火组织；当吐丝温度降低到某一温度范围时,因过冷奥氏体的转变速度较快,从而可以得到易于拉拔的F+P组织。为此,最终将吐丝温度控制在800~850℃，并将线材头尾及未穿水的部分剪净。2.4冷却温度的控制为了使奥氏体转变分解得到铁素体加珠光体组织,在控制吐丝温度的同时,采用延迟型冷却工艺,全部加盖保温罩,严格控制辊道速度。由图1可以看出，为避免出现贝氏体和马氏体组织，获得纯净的铁素体和珠光体，根据CCT曲线，冷却速度应低于1℃／s。3试验分析为保证试制产品的性能质量，对不同炉次的盘条采取分批抽样进行详细的质量检验，选5炉盘条(炉号分别是21300238、21300239、21300240、21300115、21300116),按规定切取不同长度，分别对其化学成分、金相检验、力学性能等进行检验。3.1化学成分焊接用钢盘条最大特点是既要保证焊丝拉拔工艺性能又要，保证焊接的焊缝质量和力学性能，并且不产生气孔，因此对钢的化学成分有严格要求[2]。为保证焊丝性能均匀，不允许有严重的成分偏析。钢的化学成分对钢的力学性能和金相组织有不同程度的影响，其中碳含量高会造成焊缝冷、热裂纹，而低碳则一方面使盘条塑性好容易拉拔，另一方面可降低还原性气体CO含量，减少飞溅或气孔，并可增高焊轧三ER50-6盘条的组织与性能分析·3·缝金属凝固时的温度，所以在保证ER50-6钢强度的同时，应适当降低碳含量。而作为主要合金元素的锰、硅，在低碳的条件下可以提高钢的强度，保证焊丝的挺直度，同时又可以作脱氧剂补充焊接过程中的烧损，可以稳定电弧，降低飞溅，细化熔滴，并减少焊缝热裂纹倾向，保证焊缝质量和性能。但是随着锰、硅含量的增加会使钢中偏析程度和夹杂物含量增大，并出现带状组织，并且经热轧后的强度也越高，伸长率降低，容易产生不易拉拔的淬火组织。综合以上多种因素考虑，在满足GB／T3429—2002规定焊接用钢盘条的化学成分基础上，轧三对主要的化学成分含量进行了内控，从而为确保盘条的拉拔性能和焊丝的焊接性能奠定了良好基础，见表1。表1ER50-6盘条化学成分(%)化学成分标准成分内控成分C0.06~0.150.06~0.10Si0.80~1.150.80~0.95Mn1.40~1.851.40~1.60P≤0.025≤0.020S≤0.025≤0.015轧三试制ER50—6盘条的化学成分检验结果见表2，主要成分控制均匀、稳定，均符合标准。碳的质量分数偏下限能更好防止焊缝冷热裂纹、减少焊接过程飞溅；硅、锰含量偏下限能降低拉拔过程的变形抗力，减少模具磨损，由此可见盘条的成分控制的比较好。表2ER50-6试验化学成分(%)炉号2130023811300115213002391130011621300240平均C0.100.090.090.090.080.09Si0.840.860.840.860.850.85Mn1.451.551.491.541.531.51P0.0120.0130.0180.0150.0140.014S0.0050.0070.0060.0070.0090.0073.2盘条的显微组织及非金属夹杂物对轧制的ER50-6盘条进行随机抽样检验，其相应的显微组织和非金属夹杂物检验结果见表3。表3ER50-6盘条的显微检验结果非金属夹杂物/级炉号材料号规格/mm显微组织晶粒度/级ABC细系D细系2130023821300239213002401130011511300116001000140020002300245.55.55.55.55.5F+少量PF+少量PF+少量PF+少量PF+少量P9.09.09.09.08.500000000000.50.5000.50100.50试验所看到盘条的显微组织都比较正常，无特殊组织，差别不明显，故从中抽选两组图片，见图2、图3。·4·aa第九届中国钢铁年会论文集图2盘条的显微组织a—边部;b—心部（材料号：0010）bb图3盘条的显微组织a—边部;b—心部（材料号：0023）由试验数据和图片可以看出，盘条的显微组织是F+少量P，比较均匀，无其他组织（马氏体、贝氏体或带状组织）和混晶现象。铁素体晶粒度比较细，只有8.5～9级。非金属夹杂物含量也非常少，硫化物和氧化铝夹杂几乎没有，硅酸盐夹杂和球状氧化物夹杂也很少。可以说，这样的组织状态和钢质，对于后续的焊丝拉拔是十分有利的。3.3力学性能在焊接用钢标准中，对盘条的力学性能一般不做要求。这是因为这类盘条在拉拔前常常需要退火处理，处理的目的在于获得抗拉强度较低塑性好的铁素体和珠光体组织。轧三试制的ER50-6焊接用钢，通过控制轧制、控制冷却工艺生产的盘条具备这种组织，可以满足了用户的要求。力学试验的数据及结果见表4，从中可以看出，轧三试制的ER50-6盘条强度、塑性等力学性能整体比较好，可以满足盘条的后工序拉拔和焊接性能的要求。表4ER50-6盘条实验力学性能炉号2130023811300115213002391130011621300240平均规格/mm5.55.55.55.55.55.5ReL/MPa395~425375~405395~415370~405385~400405Rm/MPa540~570540~555530~565540~565530~560545A/%26~3030~3127~3030~3228~3129轧三ER50-6盘条的组织与性能分析·5·4盘条质量分析4.1盘条质量由以上试验数据得出，轧三试制的ER50-6盘条化学成分控制比较好，符合标准要求；显微组织是铁素体+少量珠光体，晶粒均匀；非金属夹杂物非常少，钢质比较纯净；抗拉强度Rm≤580MPa,伸长率A=25%~33%，力学性能好，为确保盘条的拉拔性能和焊接性能奠定了较好基础。4.2客户使用情况根据用户返馈的信息，轧钢三厂试制的ER50-6盘条，都能顺利地进行拉拔加工。并且，盘条的成分和组织，也均能满足焊丝的要求，焊丝的焊接工艺稳定、金属飞溅小、焊缝成型性比较好。5结论天津轧钢三厂生产的ER50-6盘条具有化学成分稳定、组织均匀、非金属氧化物少、强度、塑性比较好，保证了后工序的拉拔性能和焊接性能，生产前景广阔。同时也表明钢的冶炼成分控制与轧制工艺设计合理可行。参考文献[1][2]宋维锡.金属学[M].北京:冶金工业出版社,1989.殷瑞钰.钢的质量现代进展[M].北京:冶金工业出版社,1995.