【摘 要】
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随着现代工业飞速发展,物流仓储和机械制造等行业对高性能叉车的需求越来越大,因此对于叉车用高性能门架型钢的开发就显得格外迫切。目前,屈服强度达到500 MPa的高性能门架型钢还未见报道。本文开发了一种C-Mn-Nb-V-Cr-N成分体系的500MPa级门架型钢,主要应用于J150a、J160b和C220b等型号门架钢的生产,通过微合金化和控制轧制等方法,使试验钢的力学性能达到屈服强度≥500 MPa
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随着现代工业飞速发展,物流仓储和机械制造等行业对高性能叉车的需求越来越大,因此对于叉车用高性能门架型钢的开发就显得格外迫切。目前,屈服强度达到500 MPa的高性能门架型钢还未见报道。本文开发了一种C-Mn-Nb-V-Cr-N成分体系的500MPa级门架型钢,主要应用于J150a、J160b和C220b等型号门架钢的生产,通过微合金化和控制轧制等方法,使试验钢的力学性能达到屈服强度≥500 MPa、抗拉强度≥610 MPa、延伸率≥17%、-20℃冲击功≥27 J的指标。根据力学性能要求设计了合理的化学成分,在实验室对试验钢进行了一系列基础研究和轧制工艺研究,主要结果如下:（1）通过奥氏体粗化试验,研究了试验钢在不同奥氏体化温度（1000～1200℃）和保温时间（15、30 min）下的奥氏体长大行为,结果显示,在一定范围内,奥氏体晶粒尺寸随温度上升、保温时间延长而增大,最佳奥氏体化温度在1150℃左右。（2）通过单道次压缩实验,研究试验钢在不同变形温度（850～1050℃）和变形速率（0.01、0.1、1、10 s-1）下的应力应变关系,绘制真应力-应变曲线,得出在一定范围内,变形温度越高,变形速率越低,越容易发生动态再结晶。根据实验结果计算得到试验钢的热变形激活能为Qd=358.9 kJ/mol,并推导出试验钢的热加工方程为:ε=1.94×1014[sinh（0.0069σp）6.7exp（-358900/RT）,构建试验钢的变形抗力模型为:。（3）通过热模拟试验,研究了奥氏体连续冷却相变规律,绘制出试验钢动、静态CCT曲线,得到未变形状态下,冷速及对应相变产物为:0.1℃/s时为F+P,0.5℃/s时为 F+P+B,1～5℃/s 时为 F+B,10℃/s 时为 F+B+M,20～35℃/s 时为 B+M。变形状态下,冷速及对应相变产物为:0.1～0.5℃/s时为F+P,1～2℃/s时为F+P+B,5℃/s时为F+B,10℃/s时为F+B+M,20～35/s时为B+M。轧后空冷时试验钢的主要组织为F+P。（4）通过高温拉伸试验,研究试验钢的高温热塑性,结果表明:应变速率ε=0.05 s-1、0.005 s-1时的第Ⅲ脆性区温度范围分别为685～716℃、611～896℃。试验钢在矫直时应避开第Ⅲ脆性区,以避免裂纹的产生及扩展。（5）通过多次轧制工艺研究,得到了力学性能达到指标的门架型钢,并在工业试制中获得成功。主要化学成分为:C含量0.17～0.19%,Mn含量1.4～1.6%,Nb含量0.03～0.04%,V 含量 0.07～0.09%,Cr 含量 0.3～0.4%,N 含量 0.011～0.013%;轧制工艺为:加热温度为1150℃,开轧温度为950～970℃,终轧温度为860～880℃。
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