超高強集裝箱用鋼BQ700冷彎裂紋研究

劉宏亮等

【摘 要】 本鋼研制開發的6.0mm厚BQ700用于制作集裝箱底部鵝頸梁，在進行冷彎加工時折彎部位出現部分開裂現象，影響產品質量和使用。本研究采用Deform軟件對加工過程進行研究，并提出改進方法，問題得到解決。

【關鍵詞】 集裝箱用鋼 冷彎開裂 Deform

1 前言

集裝箱是現代物流運輸的主要運載工具之一，傳統集裝箱主要采用屈服強度345MPa級和SM490等耐候鋼及焊接結構鋼制造，隨著集裝箱行業的不斷發展，集裝箱用鋼材正趨向于高強度化、輕量化、減薄傾向化[1，2]。如出口美國的53英尺和出口歐洲的45英尺集裝箱均廣泛采用700MPa級熱軋鋼。受此影響國內企業也開始采用上述材料。

為適應市場需求，企業開發出700MPa級集裝箱用鋼BQ700，并獲得好評，但制作鵝頸梁進行冷彎加工時，折彎部位偶爾會出現開裂現象，影響了產品的使用。本研究對出現裂紋的鋼板進行了成分、金相和掃描電鏡的檢驗和分析，并采用有限元分析方法對加工過程進行模擬分析，研究冷彎開裂的原因，為提高產品質量提供理論依據。

2 BQ700加工過程及裂紋缺陷

6.0mm厚度規格的BQ700制作集裝箱底部鵝頸梁的正常工藝為：開平→打砂→剪切和裁條→折彎。宏觀檢查發現剪切成橫板時，在部分板的斷面出現了橫裂紋，如圖1（a）所示。而對斷面沒有出現橫裂紋的鋼板進行冷彎加工時在折彎部位也發現有部分裂紋出現，最大裂紋達70mm，如圖1（b）所示。

3 分析檢測結果

3.1 鋼的化學成分因素

本研究中BQ700化學成分與其他企業對比因其他產品中Mo含量高0.13%。為了降低生產成本，本研究BQ700采用以水代合金的理念，通過增加冷卻速率的方法，獲得鐵素體和貝氏體為主的組織。

3.2 鵝頸梁冷加工分析

為了進一步研究和分析鵝頸梁冷加工過程中應力分布，本研究還采用了有限元軟件Deform對BQ700應變過程進行模擬，具體模擬結果如圖2和圖3所示。

研究表明，冷加工過程中在角部位置BQ700厚度方向流動速度和應力均存在較大差異。即鵝頸梁冷加工過程角部受力比較復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力。

4 結果分析與討論

眾所周知，低碳微合金鋼Mo可以“C曲線”右移，抑制先共析鐵素體的形成，但對貝氏體轉變的推遲作用較小，更有利于微合金鋼獲得韌性良好的貝氏體組織[3，4]，這對細化組織也具有明顯作用。BQ700組織以鐵素體和貝氏體為主，在未添加Mo的情況下，生產過程中出現鐵素體的比例更高，若想獲得同樣的組織，需要采用更高的冷卻速率，但因此也會影響到加工性能。

通過deform軟件分析發現，鵝頸梁冷加工過程角部受力非常復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力，在兩種力綜合作用下角部位置存在較大的應力梯度，尤其在心部位置更加明顯。如果鋼板在厚度方向組織和性能不均勻，則極容易在切應力作用下萌生裂紋并擴展。

均勻細小的金相組織是獲得良好冷加工性能的先決條件，然而本研究中BQ700為了節省成本，采用以水代合金的方法進行組織強化，這對成形性產生較大的不利影響。因此，在工藝不當情況下，最終在冷變形過程中沿心部位置發生脆斷。

依據該分析提出了解決問題的方法，即在生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能。采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

5 結語

（1）本研究中超高強集裝箱用鋼BQ700采用以水代替合金方法，無Mo合金設計，生產成本比其他企業低。（2）本研究中BQ700加工性能與其他企業相比較差，歸因于采用增加冷卻速率的方式，間接破壞了材料的加工性能。（3）依據本研究分析提出生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能，采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

參考文獻

[1]溫德智，周春泉，柴海濤.轉爐-CSP集裝箱板的開發[J].鋼鐵研究學報，2005，17（B08）：132-134.

[2]王義芳，侯金海，劉國慶.采用CSP工藝開發集裝箱用高耐候鋼的生產實踐[J].鋼鐵，2003，38（8）：35- 37.

[3]曹建春，雍岐龍，劉清友，等.含鈮鉬鋼中微合金碳氮化物沉淀析出及其強化機制[J].材料熱處理學報， 2006，27（5）：51-55.

[4]Liu C J， Liu H L， Jiang M F. Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline Steel[J].RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING， 2011，40：51-55.endprint

【摘 要】 本鋼研制開發的6.0mm厚BQ700用于制作集裝箱底部鵝頸梁，在進行冷彎加工時折彎部位出現部分開裂現象，影響產品質量和使用。本研究采用Deform軟件對加工過程進行研究，并提出改進方法，問題得到解決。

【關鍵詞】 集裝箱用鋼 冷彎開裂 Deform

1 前言

集裝箱是現代物流運輸的主要運載工具之一，傳統集裝箱主要采用屈服強度345MPa級和SM490等耐候鋼及焊接結構鋼制造，隨著集裝箱行業的不斷發展，集裝箱用鋼材正趨向于高強度化、輕量化、減薄傾向化[1，2]。如出口美國的53英尺和出口歐洲的45英尺集裝箱均廣泛采用700MPa級熱軋鋼。受此影響國內企業也開始采用上述材料。

為適應市場需求，企業開發出700MPa級集裝箱用鋼BQ700，并獲得好評，但制作鵝頸梁進行冷彎加工時，折彎部位偶爾會出現開裂現象，影響了產品的使用。本研究對出現裂紋的鋼板進行了成分、金相和掃描電鏡的檢驗和分析，并采用有限元分析方法對加工過程進行模擬分析，研究冷彎開裂的原因，為提高產品質量提供理論依據。

2 BQ700加工過程及裂紋缺陷

6.0mm厚度規格的BQ700制作集裝箱底部鵝頸梁的正常工藝為：開平→打砂→剪切和裁條→折彎。宏觀檢查發現剪切成橫板時，在部分板的斷面出現了橫裂紋，如圖1（a）所示。而對斷面沒有出現橫裂紋的鋼板進行冷彎加工時在折彎部位也發現有部分裂紋出現，最大裂紋達70mm，如圖1（b）所示。

3 分析檢測結果

3.1 鋼的化學成分因素

本研究中BQ700化學成分與其他企業對比因其他產品中Mo含量高0.13%。為了降低生產成本，本研究BQ700采用以水代合金的理念，通過增加冷卻速率的方法，獲得鐵素體和貝氏體為主的組織。

3.2 鵝頸梁冷加工分析

為了進一步研究和分析鵝頸梁冷加工過程中應力分布，本研究還采用了有限元軟件Deform對BQ700應變過程進行模擬，具體模擬結果如圖2和圖3所示。

研究表明，冷加工過程中在角部位置BQ700厚度方向流動速度和應力均存在較大差異。即鵝頸梁冷加工過程角部受力比較復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力。

4 結果分析與討論

眾所周知，低碳微合金鋼Mo可以“C曲線”右移，抑制先共析鐵素體的形成，但對貝氏體轉變的推遲作用較小，更有利于微合金鋼獲得韌性良好的貝氏體組織[3，4]，這對細化組織也具有明顯作用。BQ700組織以鐵素體和貝氏體為主，在未添加Mo的情況下，生產過程中出現鐵素體的比例更高，若想獲得同樣的組織，需要采用更高的冷卻速率，但因此也會影響到加工性能。

通過deform軟件分析發現，鵝頸梁冷加工過程角部受力非常復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力，在兩種力綜合作用下角部位置存在較大的應力梯度，尤其在心部位置更加明顯。如果鋼板在厚度方向組織和性能不均勻，則極容易在切應力作用下萌生裂紋并擴展。

均勻細小的金相組織是獲得良好冷加工性能的先決條件，然而本研究中BQ700為了節省成本，采用以水代合金的方法進行組織強化，這對成形性產生較大的不利影響。因此，在工藝不當情況下，最終在冷變形過程中沿心部位置發生脆斷。

依據該分析提出了解決問題的方法，即在生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能。采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

5 結語

（1）本研究中超高強集裝箱用鋼BQ700采用以水代替合金方法，無Mo合金設計，生產成本比其他企業低。（2）本研究中BQ700加工性能與其他企業相比較差，歸因于采用增加冷卻速率的方式，間接破壞了材料的加工性能。（3）依據本研究分析提出生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能，采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

參考文獻

[1]溫德智，周春泉，柴海濤.轉爐-CSP集裝箱板的開發[J].鋼鐵研究學報，2005，17（B08）：132-134.

[2]王義芳，侯金海，劉國慶.采用CSP工藝開發集裝箱用高耐候鋼的生產實踐[J].鋼鐵，2003，38（8）：35- 37.

[3]曹建春，雍岐龍，劉清友，等.含鈮鉬鋼中微合金碳氮化物沉淀析出及其強化機制[J].材料熱處理學報， 2006，27（5）：51-55.

[4]Liu C J， Liu H L， Jiang M F. Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline Steel[J].RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING， 2011，40：51-55.endprint

【摘 要】 本鋼研制開發的6.0mm厚BQ700用于制作集裝箱底部鵝頸梁，在進行冷彎加工時折彎部位出現部分開裂現象，影響產品質量和使用。本研究采用Deform軟件對加工過程進行研究，并提出改進方法，問題得到解決。

【關鍵詞】 集裝箱用鋼 冷彎開裂 Deform

1 前言

集裝箱是現代物流運輸的主要運載工具之一，傳統集裝箱主要采用屈服強度345MPa級和SM490等耐候鋼及焊接結構鋼制造，隨著集裝箱行業的不斷發展，集裝箱用鋼材正趨向于高強度化、輕量化、減薄傾向化[1，2]。如出口美國的53英尺和出口歐洲的45英尺集裝箱均廣泛采用700MPa級熱軋鋼。受此影響國內企業也開始采用上述材料。

為適應市場需求，企業開發出700MPa級集裝箱用鋼BQ700，并獲得好評，但制作鵝頸梁進行冷彎加工時，折彎部位偶爾會出現開裂現象，影響了產品的使用。本研究對出現裂紋的鋼板進行了成分、金相和掃描電鏡的檢驗和分析，并采用有限元分析方法對加工過程進行模擬分析，研究冷彎開裂的原因，為提高產品質量提供理論依據。

2 BQ700加工過程及裂紋缺陷

6.0mm厚度規格的BQ700制作集裝箱底部鵝頸梁的正常工藝為：開平→打砂→剪切和裁條→折彎。宏觀檢查發現剪切成橫板時，在部分板的斷面出現了橫裂紋，如圖1（a）所示。而對斷面沒有出現橫裂紋的鋼板進行冷彎加工時在折彎部位也發現有部分裂紋出現，最大裂紋達70mm，如圖1（b）所示。

3 分析檢測結果

3.1 鋼的化學成分因素

本研究中BQ700化學成分與其他企業對比因其他產品中Mo含量高0.13%。為了降低生產成本，本研究BQ700采用以水代合金的理念，通過增加冷卻速率的方法，獲得鐵素體和貝氏體為主的組織。

3.2 鵝頸梁冷加工分析

為了進一步研究和分析鵝頸梁冷加工過程中應力分布，本研究還采用了有限元軟件Deform對BQ700應變過程進行模擬，具體模擬結果如圖2和圖3所示。

研究表明，冷加工過程中在角部位置BQ700厚度方向流動速度和應力均存在較大差異。即鵝頸梁冷加工過程角部受力比較復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力。

4 結果分析與討論

眾所周知，低碳微合金鋼Mo可以“C曲線”右移，抑制先共析鐵素體的形成，但對貝氏體轉變的推遲作用較小，更有利于微合金鋼獲得韌性良好的貝氏體組織[3，4]，這對細化組織也具有明顯作用。BQ700組織以鐵素體和貝氏體為主，在未添加Mo的情況下，生產過程中出現鐵素體的比例更高，若想獲得同樣的組織，需要采用更高的冷卻速率，但因此也會影響到加工性能。

通過deform軟件分析發現，鵝頸梁冷加工過程角部受力非常復雜，除正應力以為，還在厚度方向存在較大的切應力，在兩種力綜合作用下角部位置存在較大的應力梯度，尤其在心部位置更加明顯。如果鋼板在厚度方向組織和性能不均勻，則極容易在切應力作用下萌生裂紋并擴展。

均勻細小的金相組織是獲得良好冷加工性能的先決條件，然而本研究中BQ700為了節省成本，采用以水代合金的方法進行組織強化，這對成形性產生較大的不利影響。因此，在工藝不當情況下，最終在冷變形過程中沿心部位置發生脆斷。

依據該分析提出了解決問題的方法，即在生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能。采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

5 結語

（1）本研究中超高強集裝箱用鋼BQ700采用以水代替合金方法，無Mo合金設計，生產成本比其他企業低。（2）本研究中BQ700加工性能與其他企業相比較差，歸因于采用增加冷卻速率的方式，間接破壞了材料的加工性能。（3）依據本研究分析提出生產BQ700過程中降低冷卻速率，改善加工性能，采用該方式生產以后，角部開裂問題得到解決。

參考文獻

[1]溫德智，周春泉，柴海濤.轉爐-CSP集裝箱板的開發[J].鋼鐵研究學報，2005，17（B08）：132-134.

[2]王義芳，侯金海，劉國慶.采用CSP工藝開發集裝箱用高耐候鋼的生產實踐[J].鋼鐵，2003，38（8）：35- 37.

[3]曹建春，雍岐龍，劉清友，等.含鈮鉬鋼中微合金碳氮化物沉淀析出及其強化機制[J].材料熱處理學報， 2006，27（5）：51-55.

[4]Liu C J， Liu H L， Jiang M F. Effect of Rare Earth Elements on Transformation Behavior and Microstructure Characteristics in X80 Pipeline Steel[J].RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING， 2011，40：51-55.endprint