1．前言
近年，随着大型焊接结构件成品、结构设计与生产技术集约化的发展，对钢板力学性能与材料均匀性的要求越来越高。因此，满足高强韧、高成型性厚板综合性能，是宽厚板制造业今后的研究方向。
本文介绍日本JFE钢铁公司贝氏体、马氏体焊接结构厚板生产工艺。
随着在线加速冷却技术显著进步，大幅增加了高强厚板生产量。首先，介绍不需离线热处理生产570MPa级高性能厚板组织控制技术。其次，介绍屈服强度ReH≥680MPa、抗拉强度Rm≥770MPa超高强X100管线钢性能要求及显微组织控制技术，概述贝氏体组织控制应用现状。最后，介绍综合性能优异的焊接结构材料组织控制。
2.高性能结构厚板开发现状
图1为近30年来，造船、建筑、桥梁高强结构钢板生产发展史。20世纪80年代前，X70管线钢生产工艺以离线的常化与淬火、回火调质热处理为主，400～490MPa钢级采用控制轧制。1985年后，包括YP390、YP460船板和X70～X80管线钢在广泛采用热机轧制+加速冷却或直接淬火（TMCP+ACC/DQ-T）工艺。21世纪初，厚板生产线增加在线热处理（HOP）装置，用TMCP+ACC/DQ-T+HOP工艺生产X100～X120超高强管线钢。
近年来，普遍将400～490MPa钢级用于船板和管线用途。2006年来，大型集装箱船采用YP460（屈服强度460MPa）超大热输入量焊接船板；管线采用屈服强度ReH≥680MPa、抗拉强度Rm≥770MPa的X100和屈服强度ReH≥816Pa、抗拉强度Rm≥960MPa的X120厚板。
随着冶金与焊接工艺技术进步，船舶、桥梁、建筑与石油管线焊接施工，以往采用低强钢板改用高强特厚板场所明显增加。
在高强度作业背景下，通过增加超大型集装箱船和管线输送高压化，达到增加集装箱船运量和天然气输气量。LPG、VLCC、LNG船均采用特大型船体，增加海运量。因此，从过去采用低强钢场所改为特厚钢板和焊接施工对成本有所增加。但船舶和石油天然气管线采用高强韧性、高成型性焊接结构厚板，节省材料，降低生产与运行总成本。敷设管线X120比X65（抗拉强度Rm≥550MPa）屈强比降低10%，约节省50%材料。
高强船板和天然气管线经济性，受生产条件制约，采用控制轧制和加速冷却钢材，以贝氏体组织为主，毋须常化热处理。
以往建筑、桥梁普遍采用400～490MPa钢级，自本世纪来，高层建筑与跨海桥梁普遍采用SN570和SM570钢板，扩大适用范围。从离线（DQ淬火）工艺改为在线（ACC/DQ-T）生产工艺，达到既增加生产量，又降低生产成本。
20世纪90年代前，抗拉强度780MPa（80kg）和960MPa（100kg）级桥梁、压力钢管和挖掘机工程机械钢板用离线淬火、回火（Q-T）工艺。从90年代起，这些高强钢板作为适用在线直接淬火技术研究的对象。通过直接淬火，得到马氏体显微组织，满足高强钢板性能要求。因此，可以确立高强度和高韧性贝氏体组织的材料控制技术，可作为今后重要课题。
3.抗拉强度570MPa在线组织控制技术
3.1低碳贝氏体钢及其高韧化
以在线组织控制技术，开发屈服强度570MPa贝氏体高韧性钢作为实例。含C量约0.02%，经加入适量Nb、B合金元素，进行成分调整，生产抗拉强度Rm为570MPa级高强韧性超低碳贝氏体钢。终轧温度900℃，经ACC/DQ装置始冷温度580～650℃，终冷温度470～600℃及8～1200s条件下，加速冷却。冷却速率极宽范围，相变为超低碳贝氏体组织。
贝氏体硬度与冷却速率相关，但加速冷却后的硬度值不变。焊接性能对钢板的生产工艺条件与轧后冷却变化不敏感，在各种焊接条件下，相组织与性能变化不大。因此，75mm特厚贝氏体钢板不需热处理。通过观察检查高韧低碳贝氏体钢母材，可见低碳贝氏体钢组织形貌及其分布对性能的影响。
硬相与软相3阶段模型应力-应变曲线关系如图2所示。第1阶段，软相与硬相均弹性变形；第2阶段，软相塑性变形，硬相延续弹性变形；第3阶段，软相与硬相均塑性变形。