軋制冷卻工藝對(duì)低合金調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能的影響

尹訓(xùn)強(qiáng)

摘 要：近年來隨著我國社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的日益進(jìn)步，工程和礦山等行業(yè)都得到了不同程度的發(fā)展，由此逐漸增加了對(duì)屈服度在900到1000MPa級(jí)別焊接結(jié)構(gòu)的需求量?，F(xiàn)階段，生產(chǎn)高強(qiáng)鋼主要是在低合金的設(shè)計(jì)下完成的，主要采用的是普通熱軋的工藝，將離線調(diào)質(zhì)熱處理過程中所得到的力學(xué)與工藝性能充分有效的結(jié)合起來，并且與之相關(guān)的研究均取得了顯著的成果。

關(guān)鍵詞：軋制冷卻工藝；低合金調(diào)質(zhì)鋼；力學(xué)性能；影響

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.06.057

在生產(chǎn)低合金高強(qiáng)鋼的過程中通常會(huì)將控軋控冷的工藝應(yīng)用其中，進(jìn)而所得到的軋態(tài)組織非常的細(xì)化，這對(duì)于促進(jìn)經(jīng)過熱處理后力學(xué)性能的顯著有效提升至關(guān)重要。

1 軋制態(tài)組織與力學(xué)性能

實(shí)驗(yàn)鋼各軋制與冷卻條件下會(huì)將所有粒狀貝氏體組織獲得，粗大的條狀和粒狀M/A/島主要在基體上分布，若冷卻條件中斷，在此條件下以粒狀為主的貝氏體組織會(huì)出現(xiàn)，只有在連續(xù)性的水冷條件下全部的條馬氏體組織也會(huì)獲得，以此便可以將良好的淬透性充分的表現(xiàn)出來。高溫?zé)彳埞に囍饕霈F(xiàn)在奧氏體再結(jié)晶區(qū)，但是這時(shí)終軋道次的溫度980～990攝氏度之間。將微合金元素在實(shí)驗(yàn)鋼中添加在一定程度上有助于靜態(tài)再結(jié)晶過程的有效延緩，在此基礎(chǔ)上使得奧氏體的變形得到了有效的保留。

在同一冷卻方式下，不管是高溫?zé)彳堖€是控軋工藝，都不會(huì)對(duì)低合金調(diào)質(zhì)鋼的力學(xué)性能帶來顯著的影響。在同樣的軋制工藝下，由空冷與中斷冷卻所得到的力能并沒有多大的區(qū)別，不僅低合金調(diào)質(zhì)鋼的韌性和強(qiáng)度都非常低，并且在連續(xù)性的水冷條件下促進(jìn)鋼本身韌性和強(qiáng)度的顯著提高，進(jìn)而可以證明低碳板條馬氏體的強(qiáng)韌性能十分良好，如下圖1低合金調(diào)質(zhì)鋼各軋制態(tài)下的力學(xué)性能。

2 不同軋態(tài)組織下的再加熱奧氏體化

CR-1、CR-3工藝的軋態(tài)試樣在900攝氏度的條件下再進(jìn)行熱奧氏體化，待加熱兩分鐘以后，少數(shù)的M/A島會(huì)將一定量的碳化物分解出來，待馬氏體組織經(jīng)過分解之后，會(huì)將碳化物大量的析出來，這便在一定程度上與快速回?zé)岬男Ч麩o疑。當(dāng)繼續(xù)加熱2.5分鐘以后大量的奧體形核會(huì)在兩種組織內(nèi)生長，且大部分都生長于原奧氏體結(jié)晶界的地方。基于碳濃度非常高的M/A島主要分布于CR-1組織的原晶體界處，原奧氏體結(jié)晶CR-3組織在加熱時(shí)會(huì)大量的析出來，故界面處的碳濃度非常高，進(jìn)而奧氏體形核的析出會(huì)十分容易，且原晶界的界面角度非常大對(duì)奧氏體形核非常有利。隨著加熱時(shí)間的延長，促使奧氏體化從原來的晶狀朝著晶內(nèi)的方向大力的發(fā)展，最終會(huì)得到大尺寸的晶粒。之后，奧氏體字在順利完成轉(zhuǎn)變以后會(huì)繼續(xù)在界面能的作用下持續(xù)生長，晶粒尺寸原本的不均勻性也會(huì)由此相應(yīng)的減弱，為此在軋制工藝中通過奧氏體晶界面積的進(jìn)一步擴(kuò)大，對(duì)于再加熱組織的有效細(xì)化十分有利。

3 熱處理態(tài)組織與力學(xué)性能

各軋態(tài)組織在再加熱淬火工藝的作用下，全部奧氏體化由此會(huì)將所有的板條馬氏體組織得到，基于其組織過于細(xì)密，故即使在光鏡下很難將板條形貌有效的分辨出來。但是，SEM組織中可以很容易的將馬氏體板條和再加熱奧氏晶體粒的形貌分辨出來，在苦味酸熱熱侵蝕法的作用下可以將再加熱奧氏體晶界有效的顯示出來，然后在割線法的幫助下可以將晶粒的具體尺寸計(jì)算出來，且再加熱奧氏體晶粒在控軋工藝的作用下的尺寸就比較細(xì)。

同時(shí)，在控軋工藝的作用下，能夠有效的促進(jìn)原奧氏體晶粒尺寸的減小，使其晶界面積進(jìn)一步增加，進(jìn)而促進(jìn)再加熱奧氏體核率的有效提高，由于各個(gè)晶粒在很久之前便相遇，故在橫向生長的過程中會(huì)受到一定的限制，故再加熱的組織與高溫?zé)彳埞に嚄l件下的細(xì)化會(huì)更加的明顯。

另外，與高溫?zé)彳埞に囅啾?，控軋工藝在?jīng)過再加熱淬火之后原本的強(qiáng)韌性會(huì)得到進(jìn)一步提高，通過細(xì)化再加熱奧氏體晶粒，馬氏體板條束的尺寸會(huì)由此得到進(jìn)一步的減小，通過套用相關(guān)的公式可以將其有效晶粒的實(shí)際尺寸準(zhǔn)確的計(jì)算出來，若板條束界的晶界角度比較大，則裂紋的進(jìn)一步擴(kuò)展會(huì)受到一定的限制，其本身脆性的斷裂程度也會(huì)得到進(jìn)一步的降低，故在控軋工藝的條件下進(jìn)行再加熱淬火，會(huì)逐漸促進(jìn)其本身強(qiáng)韌性的顯著提高。

4 總結(jié)

（1）經(jīng)過熱軋?zhí)幚磉^后的鋼冷卻到室溫后，得到的貝氏體組織多為粒狀的，待水的溫度冷卻到600攝氏度左右時(shí)，少量的貝氏體會(huì)逐漸出現(xiàn)，由于二者具有很差的強(qiáng)韌性能，在連續(xù)性水冷條件下所得到的板條馬氏體組織，其綜合性能十分良好。所以軋制工藝在一定程度上不會(huì)對(duì)低合金調(diào)質(zhì)鋼力學(xué)性能產(chǎn)生很大的影響，但是比較容易變形。

（2）馬氏體與粒狀貝氏體在加熱過程中，奧氏體會(huì)優(yōu)先形成形核，后期奧氏體晶粒尺寸會(huì)非常明顯，故控軋工藝在很大程度上有助于原奧氏體晶界面積的進(jìn)一步增加，促進(jìn)形核率的進(jìn)一步提高，對(duì)于再加熱組織的進(jìn)一步細(xì)化十分有利。

（3）與高溫?zé)彳埞に囅啾?，控軋工藝在再加熱淬火的過程中所得到的馬氏體板條束和奧沙氏體晶粒的尺寸會(huì)更加的細(xì)，且淬火態(tài)本身的韌性和強(qiáng)度都非常高，在經(jīng)過600攝氏度的回火之后低合金調(diào)質(zhì)鋼本身的強(qiáng)韌性能還會(huì)獲得進(jìn)一步的提高。同時(shí)，碳元素在粒狀貝氏體中的不均勻分布，有助于進(jìn)一步細(xì)化馬氏體，回火后的強(qiáng)度也會(huì)獲得有效的提升。最終在軋制冷卻工藝條件下可以幫助力學(xué)綜合性能比較強(qiáng)的低合金調(diào)質(zhì)鋼。

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