Q345系列钢种包括Q345A、Q345B、Q345C、Q345D和Q345E，属低合金高强度结构钢，由于该系列钢种具有良好的综合力学性能与工艺性能而在工程上被广泛应用。该系列钢种的主要技术难点在于对力学性能的要求，即性能试样不经过热处理(即供货状态)直接满足条件要求，尤其是对低温冲击韧度的要求。

　　一、化学成分对Q345系列钢冲击韧度的影响。

　　随着C含量的增加，钢的强度也随之提高，但塑性和韧性下降，故在满足强度的前提下，C含量尽量按中下限控制，控制目标值为0.12%～0.15%(质量分数，下同)。

　　Mn具有降低A+F相变温度和细化相变晶粒的作用，Mn含量在一定范围内，既提高钢的强度，又提高钢的韧性。当w(Mn)≥1.2%时，钢的强化效果明显，当w(Mn)≥1.5%时，则降低钢的韧性，故Mn含量应控制在1.2%～1.5%。

　　Ti是强碳化物形成元素，在钢中主要起细化晶粒和弥散强化作用，Ti含量高，不利于钢的塑性和韧性，尤其是形成大块TiN夹杂时，将严重恶化钢的冲击韧性，故在满足强度要求下要尽量降低Ti含量。

　　在所有的微合金元素中，Nb的晶粒细化作用最大，可产生明显的晶粒细化和析出强化作用。铌微合金化是改善低碳钢性能的最重要和最有效的手段。微合金化元素Nb、V等碳氮化物在奥氏体和铁素体的析出过程可有效地控制形变奥氏体再结晶过程或防止再结晶晶粒长大，从而在奥氏体向铁素体转变时细化成核，得到细小的铁素体晶粒。钢中加入一定量的Nb元素，大大提高奥氏体晶粒粗化温度，有利于实现控轧控冷。Nb控制在0.035%～0.055%为宜。

　　P、S是残存在钢中的有害元素，故要尽量降低S和P的含量，P含量控制在0.010%以下，S含量控制在0.005%以下。

　　二、控轧控冷对Q345系列钢钟冲击韧度的影响。

　　钢材的加热温度是实现控制轧制的第一步，对钢材获得合适的组织结构和最佳性能有重要的作用。钢在轧前进行加热时，可进行碳氮化物(或氮化物)的溶解和奥氏体晶粒的长大两个过程，轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量。所以要求准确控制轧件的加热温度，轧制加热温度过高，原始奥氏体晶粒过大，不利于轧制过程中的晶粒细化，并容易发生混晶，另一方面温度过高对于微合金化处理的钢，因碳氮化物部分溶解而不利于阻止晶粒长大，故加热温度控制在1140～1160℃为宜。

　　终轧温度是控制轧制与控制冷却工艺中一个非常重要的因素，终轧温度对成品组织的影响十分明显。按钢材的力学性能对组织的要求，终轧温度应该在奥氏体未再结晶区，这样才能使钢材获得综合力学性能良好的热轧组织：即终轧温度控制在Ar3左右，根据生产情况，后三道次增大压下率，最大限度地产生弥散析出物粒子、细化晶粒，为热处理创造尽量好的基础组织条件。终轧温度确定为850～900℃，轧后采用吹风机吹冷，达到正火效应，以避免钢中产生严重的带状，为避免因冷却速度过快导致贝氏体生成，故降低钢的韧性，加速冷却至500℃后吊出坑冷。

　　通过采用控轧控冷工艺措施，使铁素体晶粒细化，珠光体细小，有利于提高钢的强韧性。

　　三、热处理工艺对Q345系列钢冲击韧度的影响

　　Q345钢D、C、E系列对低温夏比冲击韧度有要求，该钢热轧状态下的强度较高，韧性稳定性稍差，主要与控轧控冷操作性有关。为保证钢材质量，做了大量的退火工艺试验，摸索退火温度对其低温(0℃)对钢材进行正火+充分回火以获得组织均匀、晶粒细小、韧性高而强度适中的回火索氏体。在回火过程中，铌的碳化物进一步析出，增加了沉淀强化效果。同时也进一步消除了内应力，组织趋向平衡状态，钢的强韧性得到良好的匹配。

　　通过优化成分、采用控轧控冷工艺，Q345B、Q345C的冲击值基本满足技术条件要求。对Q345C采用800～850℃不完全退火，0℃夏比冲击值有明显改善。钢材采用正火+回火处理，-20℃和-40℃夏比冲击值有明显提高，采用930℃正火+450℃回火，可使Q345D、Q345E更好的保证性能，满足标准要求。

　　通过对低温冲击韧度影响因素分析，采用合理成分设计，运用微合金化原理，结合控轧控冷技术等工艺措施，使Q345系列钢种低温冲击韧度有明显改善。采用合理热处理工艺可完全保证低温冲击韧度的要求。