高强度钢板的性能及焊接

Brief introduction

开发历史

工程机械用系列高强、超高强结构钢是宝钢于2000年在国内率先开发成功的一类热轧新产品，牌号大多采用“BS”开头，

如第一代高强钢BS600MC和BS700MC已大量应用于工程机械、集装箱制造等行业。2005年宝钢开发成功具有优良低温韧性的第二代高强钢，牌号为BS700MCK2、BS600MCJ4、BS550MCK4等等。BS系列高强钢为低碳低合金结构钢，具有良好的可焊接性和冷成形性，可广泛应用于工程机械、车辆结构、集装箱等制造行业。

高强钢

BS系列高强结构钢采用宝钢股份公司先进的冶炼技术、铌钛微合金化处理以及精确的控制轧制和控制冷却技术获得金相显微组织为少量铁素体加针状体组织。制造工艺和金相组织保证了合格稳定的力学性能、加工性能和可靠的质量。自从2000年开发成功以后，深受用户青睐，产销量逐年增加。

超高强钢选用高强钢代替传统产品可显著减小钢板的设计厚度，进而减轻结构的自重。除此之外，BS系列高强钢还具有如下特点：

• 优良的成形性，不同强度级别钢板均能够冷加工成形；

• 良好的焊接性，钢板具有低焊接裂纹敏感性，焊接接头的性能优良；

• 良好的低温冲击韧性。

制造工艺及交货状态

生产工艺流程：

BS系列高强钢采用氧气转炉冶炼镇静钢，经过二次精炼后进行连续铸造，连铸坯送热轧厂再加热并采用控轧控冷工艺轧制成卷，精整检验后可以钢卷状态交货，也可以矫直切板后以钢板状态交货。

交货状态：

BS系列高强钢基本采用轧态（TMCP）交货。

所示，超出规格范围可与宝钢热轧高强钢产销研小组联系（附后）。

牌号Steel grade

可供厚度Thickness，mm

可供宽度Width，mm

可供长度Length，mm

BS550- 2.5-16 850-1750 2000-12000

BS600- 2.5-16 850-1750 2000-12000

BS700- 2.5-14 850-1600 2000-12000

BS960- 4-10 950-1200 2000-12000

牌号及可供规格范围

Product range of dimensions

宽度 (width), mm

18

10

14

6

17

9

13

5

16

8

12

4

2

15

7

11

3

1

800 900 1000 1100 1200 1300 1400 1500 1600 1700 1800

厚度 (Thickness), mm BS550 BS600 BS700 BS960

2工程机械用高强度

热连轧结构钢High Strength Cold Forming Hot-rolled Steel

供货技术条件及产品性能实绩

Delivery Condition

B S 7 0 0 M C K 2

K2：-20℃冲击值不小于40J

J4：-40℃冲击值不小于27J

K4：-40℃冲击值不小于40J

控轧控冷（非调质）

生产的冷成型用钢

宝钢结构钢屈服强度等级

3力学*货标准

牌 号Steel Grade

厚 度Thickness  mm

拉伸试验(2)Tensile test

冲击试验(3)CVN Impact test

180°弯曲试验

Bending test

方向(1) 屈服强度Re, MPa

抗拉强度Rm, MPa

伸长率A5, %

方向(1) 温度Temp., ℃

冲击值IE, J

方向(1) 弯心直径Diameter

BS550MCK4 ≤16 T ≥550 ≥600 ≥18 L -20 ≥40 T d = 2a

BS600MCJ4

<10

T

≥600 ≥680 ≥15

L -40 ≥27 T d = 2a

10-16 ≥580 ≥680 ≥15

BS700MCK2

3-8

T

≥700 750-950 ≥15

L -20 ≥40 T d = 2a

>8 ≥680 750-950 ≥15

BS900MCJ4 3-10 L ≥900 ≥950 ≥10 L -40 ≥27 T d = 3a

BS960MCJ4 3-10 L ≥960 ≥980 ≥10 L -40 ≥27 T d = 3a

S500MC ≤16 L ≥500 550-700 ≥14 / / / T d = 1a

S550MC ≤16 L ≥550 600-760 ≥14 / / / T d = 1.5a

S600MC

(BS600MC)

≤16 L ≥600 650-820 ≥13 / / / T d = 2a

S650MC ≤16 L ≥650 700-880 ≥12 / / / T d = 2a

S700MC

(BS700MC)

≤6 L ≥700 750-950 ≥12 / / / T d = 2a

注:

(1) T= Transverse，试样方向垂直于轧制方向; L=longitude，试样方向平行于轧制方向。

(2) 拉伸试样采用短比例标距。标距 ,屈服强度采用上屈服强度，屈服现象不明显时，采用RP0.2。

(3) 冲击试样采用夏比V型缺口试样，表中冲击值为一组三个试样的平均值，表中冲击值适用于10×10×55标准尺寸试样，当板厚＜12mm采用5mm或7.5mm厚度冲击试样时，表中冲击值等比例减小。

4工程机械用高强度

热连轧结构钢High Strength Cold Forming Hot-rolled Steel

典型力学性能实绩

宝钢BS系列高强钢于2000年研发成功以来，已批量生产约40万吨，实物性能检验值的80％以上在表列波动范围以内。

牌号Steel grade

厚度Thickness, mm

屈服强度Re, MPa

抗拉强度Rm, MPa

伸长率A5, %

冲击值IE, J

BS550MCK4 6-12 560-5 5-740 16-26 120-280

BS600MCJ4

2.5-(10) 600-670 680-780 15-23 -

10-16 600-660 700-760 16-21 120-270

BS700MCK2

3-8 700-860 780-920 15-21 40-100

(8)-14 685-820 790-900 15-21 60-150

BS960MCJ4 4-10 960-1050 1050-1080 11-15 100-140

BS600MC 3-16 0-720 700-790 17-26 -

BS700MC 2.5-8 680-810 750-880 14-23 -

化学成分，wt%

强度级别

牌号Steel Grade

C Si Mn P S Alt B

550 BS550MCK4 ≤0.12 ≤0.50 ≤1.60 ≤0.015 ≤0.005 ≥0.015 -

600

BS600MCJ4 ≤0.12 ≤0.50 ≤1.60 ≤0.015 ≤0.005 ≥0.015 -

BS600MC ≤0.12 ≤0.50 ≤2.0 ≤0.020 ≤0.010 ≥0.015 -

700

BS700MCK2 ≤0.12 ≤0.60 ≤2.10 ≤0.025 ≤0.010 ≥0.015 -

BS700MC ≤0.12 ≤0.60 ≤2.10 ≤0.025 ≤0.015 ≥0.015 -

(900) (BS900MCJ4) ≤0.12 ≤0.50 ≤1.60 ≤0.015 ≤0.005 ≥0.015 ≤0.003

960 BS960MCJ4 ≤0.12 ≤0.50 ≤1.60 ≤0.015 ≤0.005 ≥0.015 ≤0.003

注： 根据强度要求，可加入Nb、V、Ti、Cr、Mo等合金元素。

According to the strength, Nb, V, Ti, Cr and Mo may be added.

5焊 接

宝钢BS系列热连轧高强钢通过低碳低合金设计降低钢的碳当量和焊接裂纹敏感指数，并采用先进的冶炼装备技术结合微合金强化技术，获得良好的可焊接性。

良好的焊接性

— 碳当量及焊接裂纹敏感性指数

牌号Steel grade

碳含量实绩C, ％

碳当量实绩Ceq

焊接裂纹

敏感性指数

实绩

Pcm

BS550MCK4 ≤0.08 ≤0.49 ≤0.22

BS600MCK4 ≤0.08 ≤0.45 ≤0.20

BS700MCK2 ≤0.08 ≤0.47 ≤0.21

BS960MCJ4 ≤0.10 ≤0.52 ≤0.24

BS600MC ≤0.08 ≤0.45 ≤0.20

BS700MCJ4 ≤0.08 ≤0.47 ≤0.21

Ceq=C+Mn/6+(Cu+Ni)/15+(Cr+Mo+V)/5

Pcm=C+Si/30+(Mn+Cu+Cr)/20+Ni/60+Mo/15+V/10+5B

— 焊接裂纹敏感性试验

采用搭接接头拘束焊接裂纹试验（CTS）测定了BS高强钢焊接裂纹敏感性，结果表明各项裂纹发生率均为0%。证明BS系列高强钢在0℃以上进行各种焊接加工时，不易产生焊接裂纹。

— 接头的硬度

BS高强钢焊接接头的最大硬度小于HV350。高强钢的焊接热影响区存在一个比较窄的软区。建议尽可能采用小热输入、快速焊接为宜，以减小软化区的宽度。

焊接工艺参数

环境温度大于0℃时，BS高强钢板不需预热就可直接进行焊接，不易产生焊接冷裂纹。推荐使用MAG焊接，推荐焊接保护气体为80%Ar+20%CO2；气体流量18~25 l/min。对于推荐的焊丝适用于全位置焊接，当垂直位置焊接时，推荐采用上向焊接方法，这样可避免焊接缺陷产生。热轧高强钢适用于多种接头型式的焊接，常用的接头型式有：

对接接头、角接接头和搭接接头；常用的坡口型式有：I型坡口，V型坡口和双V型坡口型式。在焊接时，若出现未焊透时，应检查是否间隙太小，是否电弧没有垂直钢板表面。

对于打底焊时，可采用较小焊接参数的熔滴过渡形式，即小电流，小电压，快速焊；对于特别重要的结构件，也可考虑采用TIG焊打底。对于定位焊接，为了防止出现裂纹，应保证一定的焊接长度，至少大于50 m m长，焊接参数可选用稍大一些的熔滴过渡形式。对于M A焊，

以常用焊丝规格φ1.2m m为例，典型打底焊的焊接参数为：100~200A，12-19V，2.5~7mm/s；

典型的定位焊焊接参数为：200~250A，20~23V，4.0~6.5mm/s。

对于填充和盖面焊接，可以采用稍大一些的熔滴过渡和射流过渡形式的焊接工艺。对于M AG焊，以常用规格φ1. 2 m m为例，推荐的典型填充和盖面焊接工艺为：2 0 0~25 0A，2 0~23V，4.0~6 . 5 m m /s（熔滴过渡）或270~320A，27~32V，4.0~6.0mm/s（射流过渡）。

焊接及其它应用性能

6工程机械用高强度

热连轧结构钢High Strength Cold Forming Hot-rolled Steel

焊接材料

在接头力学性能满足构件要求的情况下，BS高强钢的配套焊接材料应尽可能选用强度级别稍低的焊接材料，避免高匹配

焊接材料的选用。尤其是对于角接接头时，稍低匹配焊接材料选择原则更为重要。

宝钢通过先进的冶炼技术，成功生产出优质MAG焊丝用盘条，包括BH600-Ⅱ、BH700-Ⅱ和BH800-Ⅱ，供应上海大西洋、湖北猴王、武汉铁锚、上海宝煊等国内主要焊接材料生产企业。

BH700-II 牌号含义说明如下，B 表示宝钢；H 表示焊丝用钢；700 表示熔敷金属的最小抗拉强度；II 表示富氩保护气体焊接。

宝钢BS系列热连轧高强钢可选用的焊接材料详见下表。

钢板牌号焊丝、盘条牌号可供焊材企业焊丝直径

BS550MCK4  BH600-Ⅱ

上海大西洋、 湖北猴王、 武汉铁锚、 上海宝煊等国内主要焊接材料生产企业

Φ1.2-1.6

BS600MC     BH700-Ⅱ    BS600MCJ4     BS700MC      BS700MCK2

BH700-Ⅱ    BH800-Ⅱ    BS960MCJ4     BH800-Ⅱ     BH900-Ⅱ

焊接接头的力学性能

牌 号Steel Grade (Thicknrss)

试验用焊丝wire

道次pass

热输入Heat input, KJ/cm

拉伸试验  Tensile test

-20℃冲击试验 CVN Impact test

抗拉强度Rm，MPa

断裂位置Position

缺口位置Position

冲击功Akv, J

BS600MC

(12mm)

BH700-Ⅱ

1

2

3

11

19

21

790

母材（BM）

焊缝

热影响区

53

93

BS700MCK2

(8mm)

BH800-Ⅱ

1

2

12.5

8

841

母材（BM）

焊缝

热影响区

96

65

BS960MCJ4

(6mm)

Union X 90

1

2

7.5

9.5

1009

热影响区（HAZ）

焊缝

热影响区

60

70

7冷弯加工

BS系列高强结构钢不仅具有高强度，同时还具有良好的塑性，适合冷弯加工成形。对于高强钢来说，折弯半径是冷弯成型工艺的基本参数，应予以关注，建议折弯内径不要小于供货技术条件规定的弯曲直径。另外需要注意的是，冷弯结束后高强钢的回弹比普通钢略大，可能导致高强钢构件形状出现偏差。可通过适当的过弯曲来保证获得所需的折弯角度。

滚压成型时，单次滚压变形量不宜太大，通过调整变形量，可避免边部开裂。

矫 形

BS高强钢结构如果出现形状偏差而需要矫形时，建议采用冷矫形方式。如特殊情况下需要采用热矫形时，建议热矫形温度不超过550℃，超过此温度，可能改变钢板性能。

切 割

BS高强钢可进行机械剪切加工。剪刃间距是重要的参数，根据我们的客户实际操作经验，高强钢剪切时应该选择相对较小的剪刃间距，避免剪切断面出现断口分离现象。BS高强钢适用于火焰切割。对于氧-乙炔切割，常用规格为2#割嘴，直径1.2mm时，切割速度、气体压力和火焰特性对切割质量有重要影响，其中切割速度的影响最大。随着切割速度增大，其切割面逐渐由平直向倾斜过渡，宏观割面质量逐渐变差；其割形成了热影响区（HAZ）的宽度随着切割速度的增加而逐渐减小。与中性焰相比，氧化焰的切割质量相对较差，其HAZ宽度也相对更大，故不推荐采用。

BS系列高强钢采用下述切割参数可获得较好的切割质量。

钢 种板厚，mm

切割参数

氧气压力, MPa 乙炔压力, MPa 切割速度, mm/s

BS600MC 12 0.35-0.45 0.03-0.05 6-10

BS700MC 6 0.35-0.45 0.03-0.05 10-15

BS高强钢热轧板还可采用等离子切割和激光切割，其切割热影响区宽度显著小于火焰切割，且切割质量优于火焰切割。

8工程机械用高强度

热连轧结构钢High Strength Cold Forming Hot-rolled Steel

BS系列热连轧高强钢板的尺寸、外形及重量允许偏差执行宝钢企标Q/BQB301-2009《热连轧钢板及钢带的尺寸、外形、重量及允许偏差》。

其中分类和代号约定如下：

按边缘状态分为

切边（EC）

不切边（EM）

按边缘状态分为

普通厚度精度（PT.A）

较高厚度精度 (PT.B)

按表面处理方式分为

酸洗表面

非酸洗表面；本手册中全部产品目前按非酸洗表面交货。

按产品类别分为

热轧钢带（简称：钢带）

热轧钢板（简称：钢板）

热轧纵切钢带（简称：纵切钢带）

用户如对尺寸公差、不平度等有附加要求，特别是对切割后钢板的不平度有附加要求，请在定货时提出，供需双方协商

确认，并在合同中注明。

BS系列高强钢的不平度允许值分为两级，如下表所示：

下列宽度时的不平度允许值，mm

≤1200 ＞1200－1500 ＞1500

不平度等级

N级≤22 ≤29 ≤35

S1级≤15 ≤18 ≤23

S2级≤8 ≤11 ≤13

注：

（1）以上不平度允许值仅适用于钢板，不适用于钢带。

（2）如用户对不平度（平坦度）有S级以上要求，供需双方需协商并在合同中注明。

（3）如用户对钢带有平坦度要求，在用户开卷设备保证质量的前提下，供需双方可以协商并在合同中注明。

（4）不平度允许值是指整板平放在基准台上，钢板下表面距离台面的最大距离。钢板的尺寸、外形及重量允许偏差

典型用户典型钢种用途

徐工集团

BS700MCK2,BS960MCJ4,BS600MC,BS700MC

工程机械

中联重科BS600MC,BS700MC

工程机械

三一重工BS700MCK2,BS600MC

工程机械

山推工程机械股份有限公司BS700MCK2 工程机械

四川长江工程起重机械BS600MCJ4, BS700MCK2 工程机械

泰安起重BS600MC 工程机械

沈阳北方交通重工BS600MC 工程机械

中集集团BS700MC 集装箱

张家港海星集装箱BS700MCK2 集装箱

青岛四方庞巴迪BS700MCK2 铁道车辆

深圳中集专用车有限公司BS550MCK4 特种车辆