热调修次数对S500MC钢组织与性能的影响

热调修次数对S500MC钢组织与性能的影响

庞,艺 ,王,威 ,王子团 ,黄梓豪 ,高镇华

（珠海中车装备工程有限公司  广东 珠海  519000）

摘 要：选定热调修温度700℃，采用不同的火焰调修次数对有轨电车车体钢结构材料S500MC低合金钢进行火焰调修，研究不同火焰调修次数对其组织和性能的影响。结果表明：S500MC钢在700℃一次、三次热调修后的组织均为沿轧制方向呈带状分布的铁素体+珠光体，热调修后组织的晶粒度等级均比未经热调修的母材略低。热调修次数对拉伸性能、弯曲性能影响不大，三次热调修后S500MC低合金钢的平均硬度值比一次热调修的低约50HV，；但三次热调修后，-40℃和室温的冲击功均比一次热调修的高。

关键词 ：热调修温度；S500MC钢；有轨电车；车体材料

0 前言

    S500MC低合金高强钢具有高强度、良好的塑性、低温冲击韧性、优良的冷弯等加工性能和良好的焊接性等一系列优点，符合工程机械、轨道交通等建造轻量化的发展趋势以及绿色低碳的概念，因而广泛应用于工程装备、轨道交通装备等领域[1]。在轨道车辆建造时，车体各部分的构件在加工、装配、焊接过程中，由于应力的存在会使构件发生不同程度的弯曲、翘曲等变形，特别是焊接加工后的影响最大。为了保证车体的装配精度，一般需要对变形的构件，采用火焰的方法来矫正变形[2]。但是S500MC钢属于热机械轧制细晶粒结构钢，对高温较为敏感，根据EN10025-4标准的要求，当加热到580℃以上时，材料的力学性能可能会下降，而目前国内也未见热机械轧制钢实际使用过程中火焰矫正工艺的研究报到，因此研究火焰矫正工艺对其显微组织和力学性能的影响，对于轨道车辆车体制造的应用具有良好的指导意义[3]。

在此对700℃一次、三次热调修下的S500MC低合金钢显微组织、显微硬度、拉伸性能、弯曲性能与冲击性能进行了系统研究，以确定不同热调修次数对S500MC低合金钢的影响。

1 试验材料和方法

试验材料选用板厚14 mm的S500MC低合金高强钢，其化学成分如表1所示，力学性能如表2所示。采用氧乙炔火焰加热， 调修区宽度80 mm，采用红外线测温仪确定调修温度，试板尺寸350mm x 300mm x 14 mm。

表1 S500MC钢的化学成分（质量分数%）

表2 S500MC钢力学性能

试板经火焰调修后分别进行了拉伸、弯曲、冲击、硬度等力学性能试验以及金相组织分析。室温拉伸、弯曲、冲击、硬度、晶粒度试验分别按照 GB/T228.1-2021、GB/T 232-2010、GB/T 229-2007、GB/T4340.1-2009、GB/T6394-2017（截点法）标准进行，金相试件在热调修区间中间处选取，腐蚀液为4％硝酒精酸溶液。

2 试验结果和分析

2.1 拉伸试验结果

700℃一次、三次热调修次数下S500MC低合金钢拉伸试验结果如表3所示。

由表3可知，不同调修次数对材料S500MC低合金钢抗拉强度和屈服强度、伸长率影响不大，其拉伸性能与S500MC低合金钢母材相当。由此可见，在700℃调修温度下，调修次数对其拉伸性能影响不明显。

表3 S500MC钢不同调修次数拉伸试验结果

2.2 弯曲试验结果

700℃一次、三次热调修次数下S500MC低合金钢弯曲试验结果如表4所示，试件尺寸均为300x20x14mm。

由表4可知，不同调修次数下试件弯曲角均达到180°时，试件无断裂或裂纹现象产生，弯曲性能良好。

表4 S500MC钢不同调修次数弯曲试验结果

2.3 冲击试验结果

700℃一次、三次热调修次数下S500MC低合金钢冲击试验结果如表5所示。由表5中不同调修次数下室温与-40℃的冲击功平均值可知，一次或三次调修时，-40℃的冲击功与室温冲击功基本相同，变化不大，仍能满足材料的性能要求。但三次热调修后，-40℃和室温的冲击功均比一次热调修的高。

表5 S500MC钢不同调修次数冲击吸收功试验结果

700℃一次、三次热调修试样在室温和-40℃时冲击断口扫描电镜照片如图1所示，可以看出，无论是室温还是-40℃的冲击断口均呈现为韧窝，表现为韧性断裂。

图1  S500MC钢700℃调修冲击断口扫描电镜图

2.4 显微硬度试验

700℃一次、三次热调修次数下S500MC低合金钢显微硬度试验如表6所示。一次调修的平均硬度值要比三次调修的平均硬度值高50HV左右。

表6 S500MC钢不同调修次数硬度试验结果

2.5 金相试验

700℃一次、三次热调修后的显微组织如图2所示，放大倍数为100倍，观察部位为近受热面区域。

由图可知，700℃一次、三次调修后的显微组织均为沿轧制方向呈带状分布的铁素体+珠光体，一次调修后晶粒度约为10级，三次热调修后晶粒度约为11级，但均比未经热调修的母材晶粒度12级低。

图2 不同调修次数显微金相组织

3结论

（1）700℃一次、三次热调修对S500MC低合金钢的拉伸性能、弯曲性能影响不大。

（2）700℃三次热调修的平均HV硬度值比一次热调修的低约50。

（3）700℃三次热调修后，-40℃和室温的冲击功均比一次热调修的高。

（3）S500MC低合金钢在700℃一次、三次热调修后，其显微组织仍为沿轧制方向的铁素体+珠光体组织，但晶粒度等级比未经热调修的母材略低。

参考文献：

[1] 宾远红，任凯，骆亍，等. 不同水火校正温度对EH36高强度船体结构钢显微组织和力学性能的影响[J]. 热加工工艺, 2015, 44(10): 165-168.

[2]杨涤心，孙远方. 火焰矫正温度对低合金高强钢焊件组织及性能的影响金属热处理[J]. 2011，36（8）:29-33.

[3]刘军，安博，李余江. 热调修次数对Q345E低合金钢组织与力学性能的影响[J]. 电焊机, 2016, 46（11）: 127-130.

作者简介：庞艺（1986—），男，工程师，学历研究生，研究方向：轨道交通车辆车体钢结构的制造研究.