Q420DR是什么材质 Q420DR与Q490DR区别 Q420DR现货 Q420DR介绍 Q420DR 应用领域

王乐13592193328

Q420DR详细介绍


Q420DR基本信息


Q420DR命名规则


Q420DR是中国用于低温压力容器的专用合金结构钢板牌号，其命名规则如下：

• “Q” 代表屈服强度，是 “屈” 字汉语拼音的首字母；
• “420” 表示该钢材规定的最小下屈服强度数值为 420MPa，这是衡量钢材强度的关键指标，体现其在承受外力时抵抗塑性变形的能力；
• “DR” 中，“D” 代表 “低温”，是 “低” 字汉语拼音的首字母，“R” 代表 “容器”，是 “容” 字汉语拼音的首字母，明确表明该钢材适用于低温环境下的压力容器制造领域 。
  

Q420DR执行标准

现行执行标准为 GB/T 713.3 - 2023《锅炉和压力容器用钢板 第 3 部分：低温压力容器用钢板》。该标准自 2024 年 3 月起正式实施，全面且细致地对 Q420DR 钢板的尺寸、外形、重量及允许偏差，技术要求（涵盖冶炼方法、交货状态、化学成分、力学性能、低温冲击试验等关键方面），试验方法，检验规则，以及包装、标志和质量证明书等内容作出严格且明确的规定。通过执行这一标准，全方位确保了 Q420DR 钢板在低温压力容器应用场景中的安全性、可靠性以及质量稳定性，满足了相关行业对低温用钢的高标准要求 。

Q420DR化学成分（质量分数，%）

元素	含量范围	作用及说明
C	≤0.20	碳是影响钢材强度和韧性的重要元素。在 Q420DR 中，碳含量控制在较低水平，以避免因碳含量过高形成过多硬脆相，降低钢材在低温下的韧性，确保良好的加工性能和低温冲击韧性 。
Si	0.15 - 0.55	硅作为脱氧剂，能提高钢的强度。适量的硅可增强钢材的基体强度，但在低温钢中，需严格控制其含量，防止过量硅导致韧性下降，影响钢材在低温环境下的性能 。
Mn	1.20 - 1.70	锰是主要的合金强化元素，可强化铁素体基体，提高钢材强度。同时，锰与硫结合形成硫化锰，减轻硫对钢材热加工性能的不利影响，还能与其他合金元素协同作用，降低钢的冷脆转变温度，改善低温韧性 。
P	≤0.025	磷是有害杂质元素，在低温下易在晶界偏聚，导致晶界脆化，显著降低钢材的低温冲击韧性。因此，Q420DR 对磷含量进行严格限制，以保障钢材在低温工况下的可靠性 。
S	≤0.015	硫会在钢中形成硫化物夹杂，降低钢材的韧性、塑性和焊接性能。严格控制硫含量，可有效减少硫化物夹杂对钢材性能的负面影响，防止在低温环境下因硫化物引发裂纹，提高钢材质量 。
Ni	0.30 - 0.80（部分情况下添加）	镍是改善钢材低温性能的关键合金元素，能显著降低钢的冷脆转变温度，在低温环境下保持钢材的韧性。镍还可固溶于铁素体中，起到固溶强化作用，提高钢材强度，在一些对低温性能要求较高的 Q420DR 产品中，会适量添加镍元素 。
Mo	≤0.08（部分情况下添加）	钼能提高钢的强度、硬度和抗回火稳定性。在 Q420DR 中，适量的钼有助于在低温环境下维持钢材组织结构的稳定性，增强钢材的综合性能，尤其是在高温回火过程中，钼能抑制碳化物的聚集长大，保持组织的稳定性 。
Cu	≤0.30（部分情况下添加）	铜在一定程度上能提高钢材的耐腐蚀性，在一些特殊应用场景下，如可能接触腐蚀性介质的低温压力容器，适量添加铜元素可提升钢材的抗腐蚀能力，延长设备使用寿命 。
V	0.05 - 0.15（部分情况下添加）	钒可细化晶粒，通过形成细小弥散的碳氮化物，阻碍奥氏体晶粒在加热过程中的长大，从而提高钢材的强度和韧性。在低温钢中，细化的晶粒结构有利于提升钢材的低温冲击性能，增强钢材抵抗裂纹扩展的能力 。
Nb	0.015 - 0.05（部分情况下添加）	铌与碳、氮有较强的亲和力，能形成稳定的碳氮化物，同样起到细化晶粒的作用，提高钢材的强度和韧性。铌还能抑制奥氏体再结晶，改善钢材的热加工性能，在低温环境下有助于保持钢材的良好性能 。
Alt（全铝）	≥0.020	铝作为强脱氧剂，在钢中形成 AlN 细小颗粒，有效抑制奥氏体晶粒长大，细化铁素体晶粒。细晶粒组织具有更多的晶界，晶界对裂纹扩展具有阻碍作用，可显著改善钢材的低温韧性，是提高 Q420DR 低温性能的重要手段之一 。

注：实际生产中，可根据客户对钢材性能的特殊要求，适当调整合金元素的含量，并在质量证明书中详细注明。同时，通过先进的冶炼和精炼工艺，严格控制杂质元素和气体含量，确保钢水的高纯净度，为获得优质的 Q420DR 钢材奠定基础 。

Q420DR力学性能与低温冲击韧性


Q420DR常温力学性能（因厚度不同有所差异，典型值如下）

• 屈服强度（ReH）：
  
  • 当钢板厚度处于 6 - 20mm 时，屈服强度不低于 420MPa；
  • 若钢板厚度在 20 - 30mm 范围，屈服强度不低于 400MPa。屈服强度是衡量钢材抵抗起始塑性变形能力的关键指标，Q420DR 在不同厚度下的屈服强度表现，确保了其在常温及各类工况下，能够承受一定的外力而不发生过度变形，满足结构件对强度的基本要求 。
    
• 抗拉强度（Rm）：
  
  • 厚度为 6 - 20mm 的钢板，抗拉强度在 509 - 720MPa 之间；
  • 厚度为 20 - 30mm 的钢板，抗拉强度范围是 570 - 700MPa。抗拉强度体现了钢材在拉伸过程中所能承受的最大应力，Q420DR 较高的抗拉强度，保证了其在承受较大外力时，不会轻易发生断裂，具备良好的承载能力 。
    
• 断后伸长率（A）：不低于 19%。伸长率反映了钢材的塑性变形能力，Q420DR 较高的伸长率意味着它在加工过程中能够承受较大程度的塑性变形而不破裂，便于进行各种成型加工，如冲压、弯曲等操作。同时，在实际使用中，当结构受到一定程度的变形时，钢材能通过塑性变形来吸收能量，避免突然发生脆性断裂，提高结构的安全性和可靠性 。
  

Q420DR低温冲击韧性

• 冲击温度：Q420DR 的冲击试验温度为 - 40℃，这一温度模拟了其在低温压力容器实际使用中的恶劣环境 。
• 冲击吸收能量（KV2）：在 - 40℃的低温环境下，冲击吸收能量纵向不低于 60J。冲击吸收能量是衡量钢材在冲击载荷下抵抗脆性断裂能力的重要指标，Q420DR 在如此低温下能达到这一数值，表明其在低温环境下具有卓越的韧性。这意味着在低温工况下，即使受到冲击载荷或存在应力集中等情况，钢材也能够有效抵抗脆性断裂的发生，确保低温压力容器在复杂工作条件下的安全可靠运行 。
• 特殊要求：Q420DR 牌号的冲击试验需测量侧膨胀值，且侧膨胀值不小于 0.53mm。侧膨胀值是评估钢材在冲击载荷下韧性的又一重要参数，通过对侧膨胀值的严格要求，进一步确保了 Q420DR 在低温环境下的抗脆断能力，从多个维度保障了钢材在极端工况下的性能 。
  

Q420DR不同厚度的性能差异


随着钢板厚度的增加，其内部出现冶金缺陷（如偏析、夹杂等）的概率会相应增大，这可能导致钢板性能的均匀性受到影响。一般来说，较厚的钢板（如＞30mm），其强度和韧性与较薄钢板相比会略有下降。为保证不同厚度的 Q420DR 钢板在低温环境下都能满足使用要求，对于厚板通常需要采用更严格的冶炼、轧制工艺以及合适的热处理方式。例如，通过优化冶炼过程中的精炼工艺，进一步降低杂质含量；在轧制时，精确控制轧制参数，改善钢板内部组织；采用正火 + 回火或淬火 + 回火等热处理手段，细化晶粒，消除内部应力，调整组织状态，从而使厚板在低温下也能具备良好的综合性能 。

Q420DR制造工艺


Q420DR冶炼与浇注

• 冶炼技术：采用电炉或转炉进行初炼，随后配合先进的炉外精炼工艺，如 LF（钢包精炼炉）+VD（真空脱气）或 LF + VD + RH（真空循环脱气）等组合工艺 。LF 精炼过程中，通过精确控制炉渣成分和精炼时间，能够有效脱硫，将硫含量降低至≤0.015%，减少硫化物夹杂对钢材性能的危害。VD 或 RH 真空脱气则在高真空环境下（真空度通常≤67Pa），使钢液中的氢气、氮气等有害气体充分逸出，降低气体含量（如氢含量可控制在极低水平，一般要求 H≤2ppm），避免在低温下因气体析出而产生气孔、裂纹等缺陷，显著提高钢水的纯净度 。
• 浇注工艺：在连铸过程中，运用低温浇注技术，严格控制钢液的浇注温度在合适范围内，减少钢液的过热度，降低铸坯内部柱状晶的比例，促进等轴晶的形成，从而改善铸坯的内部组织结构，提高其致密度和均匀性。同时，采用电磁搅拌技术，在结晶器内施加交变磁场，使钢液产生旋转运动，均匀钢液的温度和成分，细化铸坯晶粒，减少中心偏析等缺陷，为后续轧制出高质量的钢板奠定良好基础 。
  

Q420DR轧制与热处理

• 轧制工艺：采用控轧控冷（TMCP）技术，在轧制过程中精准控制轧制温度、变形量和冷却速度。在奥氏体未再结晶区进行大变形量轧制，增加奥氏体内部的位错密度，为后续冷却过程中的相变提供更多的形核点，促进细小铁素体晶粒的形成。随后通过快速冷却工艺，合理控制冷却速度，抑制先共析铁素体和珠光体的生成，获得理想的细晶铁素体 + 少量贝氏体组织，显著提高钢材的强度和韧性 。
• 热处理方式：正火（N）：加热温度一般控制在 900 - 950℃，保温适当时间后在空气中冷却。正火处理能够消除轧制过程中产生的加工硬化和残余应力，细化晶粒，使钢材的组织结构更加均匀，改善钢材的综合性能，为后续可能的回火处理创造良好的组织条件 。
  
  • 正火 + 回火（N + T）：正火后进行回火处理，回火温度通常在 600 - 650℃。回火可以进一步消除正火过程中产生的内应力，调整钢材的组织状态，使碳化物更加均匀地分布，提高钢材的韧性和尺寸稳定性，尤其在低温环境下，能更好地发挥钢材的性能优势 。在实际生产中，对于厚度大于 36mm 的正火 + 回火钢板，经供需双方协商，也可以采用正火（允许加速冷却）加回火的方式交货，以满足不同客户对钢板性能的特殊需求 。
  • 淬火 + 回火（Q + T，调质处理，部分特殊需求采用）：对于一些对性能要求极高的特殊应用场景，可能会采用淬火 + 回火的调质处理工艺。淬火时将钢板快速加热到临界温度以上，保温后迅速冷却，获得马氏体组织，大幅提高钢材的强度。随后进行回火处理，回火温度根据具体性能要求进行调整，一般在 550 - 650℃之间，通过回火消除马氏体的内应力，改善其韧性，使钢材获得强度和韧性的良好匹配，以适应更为严苛的低温工作条件 。
    
  
  

Q420DR特殊处理

• 焊接工艺：焊接是 Q420DR 钢板在制造低温压力容器过程中的关键环节。由于其对低温韧性要求极高，焊接时需严格控制焊接工艺参数。通常采用低氢型焊接材料，如低氢型焊条（如 E5015 - G 等）或气体保护焊焊丝（如 ER50 - 6 等），以减少焊缝中的氢含量，防止产生氢致裂纹。焊接前一般需进行适当预热，预热温度根据钢板厚度和焊接工艺评定确定，通常在 80 - 150℃之间，避免因温度过低导致焊接接头产生淬硬组织，降低低温韧性。焊接过程中，严格控制焊接线能量，一般要求焊接线能量在 15 - 30kJ/cm 之间，以控制焊缝及热影响区的组织转变，保证焊接接头的低温性能。焊后需进行消除应力热处理，温度控制在 600 - 650℃，消除焊接残余应力，同时不降低焊接接头的低温冲击韧性 。
• 探伤检测：对于厚度 6mm 及以上的 Q420DR 牌号钢板、厚度大于 20mm 的正火或正火加回火状态交货的钢板，以及厚度大于 16mm 的淬火加回火状态交货的钢板，供方应逐张进行超声检测。超声检测按 NB/T47013.3 执行，合格级别不低于 Ⅰ 级。通过严格的探伤检测，及时发现钢板内部可能存在的缺陷，如裂纹、气孔、夹杂等，确保投入使用的钢板质量可靠，保障低温压力容器的安全运行 。若客户有特殊要求，可在合同中注明，采用更严格的检测标准或增加其他检测手段，如射线探伤等 。
  

Q420DR低温性能优势与机理


Q420DR合金元素协同作用


多种合金元素在 Q420DR 中发挥协同作用，提升其低温性能。锰强化铁素体基体，提高强度的同时，与镍（若添加）协同降低钢的冷脆转变温度。镍固溶于铁素体，使晶体结构更稳定，阻碍位错运动，增强韧性。钼（若添加）提高钢材的高温强度和抗回火稳定性，在低温环境下有助于维持组织结构稳定。钒、铌等元素形成细小弥散的碳氮化物，细化晶粒，增加晶界面积，晶界对裂纹扩展有阻碍作用，从而提高钢材在低温下的韧性和抗裂纹扩展能力 。

Q420DR低碳与细晶组织


低碳设计从根源上减少了珠光体等硬脆相的形成，降低了钢材在低温下发生脆性断裂的风险。通过铝的脱氧及形成 AlN 细化晶粒作用，配合控轧控冷和热处理工艺，获得细小均匀的铁素体晶粒组织。细晶粒组织不仅使裂纹扩展路径更加曲折，消耗更多能量，而且细化的晶粒在低温下具有更高的位错塞积阻力，提高了钢材的抗变形能力和韧性，有效提升了 Q420DR 在低温环境下的性能表现 。

Q420DR高纯净度


借助先进的冶炼和精炼工艺，严格控制磷、硫等有害杂质元素以及气体含量。磷在低温下易在晶界偏聚，降低晶界结合力，引发晶界脆化；硫形成的硫化物夹杂是裂纹的萌生点，降低钢材韧性。Q420DR 极低的磷、硫含量以及低氢含量，极大地减少了这些有害因素对钢材性能的负面影响，保证了钢材在低温环境下的组织结构稳定性和韧性，为其在低温压力容器中的安全应用提供了坚实保障 。

Q420DR应用领域


Q420DR压力容器制造

• 低温液体储罐：用于储存液氨、液氮、液氧等低温液体的储罐，工作温度通常在 - 40℃左右。Q420DR 凭借其良好的低温冲击韧性和较高的强度，可用于制造储罐的外壳、封头、接管等关键部件，确保储罐在低温环境下长期安全储存液体，防止因低温脆断导致泄漏等安全事故 。
• 液化气体运输罐车：在液化天然气（LNG）、液化石油气（LPG）等液化气体的公路或铁路运输过程中，运输罐车需承受低温介质和运输过程中的振动、冲击等载荷。Q420DR 钢板可用于制造罐车的罐体，满足其在低温和动态载荷下对强度和韧性的严格要求，保障液化气体运输的安全可靠 。
• 低温分离设备：在化工、石油等行业的低温分离工艺中，设备如低温精馏塔、闪蒸罐等，需要在低温环境下进行物质分离。Q420DR 可用于制造这些设备的主体结构件，承受低温和压力的双重作用，保证设备在复杂工况下稳定运行，实现高效的物质分离过程 。
  

Q420DR桥梁建设（部分低温环境桥梁）


在一些寒冷地区的桥梁建设中，桥梁结构需要承受低温环境和车辆荷载的共同作用。Q420DR 可用于制造桥梁的大梁、支柱等关键承重部件，其较高的强度能够满足桥梁的承载要求，良好的低温韧性则确保在低温下结构不会因冷脆而发生脆性断裂，提高桥梁在寒冷气候条件下的安全性和使用寿命 。例如，在东北地区、青藏高原等低温环境恶劣的区域，部分新建桥梁采用了 Q420DR 钢材，有效提升了桥梁结构在低温环境下的可靠性 。