CN102115806A - 一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钢板热处理领域，是一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺，采用亚温正火，即加热温度为AC₃以下20-50℃，保温时间为厚度（mm）×1.4～2.0min/mm，出炉后空冷。利用本发明所述的热处理工艺对热轧态特厚板进行热处理，低温韧性得到大幅提高，而强度下降较低，表层下1/4处的-40℃纵向冲击功提高幅度大于50J，屈服强度下降小于40MPa，抗拉强度下降小于20MPa。同时，相比传统的正火工艺，本发明加热温度低，更利于节能降本。

Description

一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺

技术领域

本发明涉及钢板热处理领域，具体的说是一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺。

背景技术

随着厚板需求量的增大，国内几家钢厂相继开发出了不同强度级别和厚度规格的特厚板。特厚板的交货状态通常有两种：TMCP态和正火态。TMCP态交货的钢板虽然省去了热处理环节，但为了保证低温韧性，通常合金添加较多，且容易因组织不均匀而造成性能波动，生产难度较大且不能真正达到节能降本的目的，使用安全性也不能保证；而传统的正火态交货的钢板，虽然钢板的综合力学性能都得到了一定的提高，但由于加热温度通常要加热到奥氏体温度以上，热处理成本较高且容易因强度下降过多导致性能不合。若能采用合适的热处理工艺，使得在强度降低较小的情况下大幅提高低温韧性，不但具有较好的经济效益，而且产品安全性也大大提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，针对以上现有技术存在的缺点，提出一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺，可以使得特厚板强度降低较小的情况下，大幅提高低温韧性。

本发明解决以上技术问题的技术方案是：

一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺，采用亚温正火，即加热温度为AC₃以下20-50℃，保温时间为厚度mm×（1.4～2.0min/mm），出炉后空冷。

采用这样的热处理工艺，热处理后组织细小而均匀，铁素体含量高，珠光体呈短棒状或者粒状，在有效减少热处理过程中强度损失的同时，大幅提高特厚板的低温韧性。

本发明正火加热温度设计的依据是：随着正火温度的提高，材料的冲击韧性有下降的趋势。如果加热温度太低，只有小部分组织奥氏体化或者没有奥氏体化，空冷后带状组织无法消除，晶粒不能得到细化，因此冲击韧性提高和强度下降均不明显。如果加热温度太高（接近或者高于AC₃温度），大部分组织发生奥氏体化或者全部奥氏体化，空冷后组织将发生很大变化，晶粒粗化且铁素体分数大幅下降，使得冲击韧性明显下降，强度下降也比较明显。当温度处于亚温正火区时，部分组织发生了奥氏体化，空冷后带状消失，晶粒细化，铁素体含量较高，且珠光体呈短杆状或者粒状，此时材料具有较高的韧性，强度也下降较小。因此，将加热温度控制在AC₃以下20-50℃。

本发明保温时间设计的依据是：保温一定时间，主要是为了使得碳原子充分扩散。随着保温时间的延长，碳原子的足够扩散，不仅使得珠光体带状组织消除，还有助于消除混晶组织，对提高低温韧性是相当有益的。但随着时间的进一步延长，晶粒有长大的趋势，综合力学性能都将下降。因此，将保温时间定为厚度（mm）×1.4～2.0min/mm。

本发明冷却工艺设计的依据是：随着冷却速度的增加，过冷度加大，使铁素体的析出受到限制，同时钢中固溶的Mn增加了过冷奥氏体的稳定性，也会抑制铁素体的析出。随着过冷度的增加，虽然相变后所得的组织细小，但铁素体析出量大幅度减少，同时会出现较多的粒状贝氏体组织，导致冲击韧性下降。空冷状态下，其显微组织为铁素体加珠光体，铁素体含量较多，组织均匀，晶粒细小，冲击韧性较高。因此，出炉后采用空冷工艺。

本发明进一步限定的技术方案是：

前述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，加热温度为811-841℃，保温时间为140-200min，出炉后空冷，钢板厚度为100mm。

前述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，加热温度为805-837℃，保温时间为112-160min，出炉后空冷，钢板厚度为80mm。

前述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，加热温度为800-830℃，保温时间为112-160min，出炉后空冷，钢板厚度为80mm。

本发明的有益效果是：⑴利用本发明所述的热处理工艺对热轧态特厚板进行热处理，低温韧性得到大幅提高，而强度下降较低。表层下1/4处的-40℃纵向冲击功提高幅度大于50J，屈服强度下降小于40MPa，抗拉强度下降小于20 Mpa；⑵本发明热处理温度低，有利于节能降本。

附图说明

图1为100mm Q345钢板经本发明热处理后的组织图。

图2为80mm Q345钢板经本发明热处理后的组织图。

图3为80mm Q390钢板经本发明热处理后的组织图。

具体实施方式

实施例1、实施例2和实施例3

实施例1、实施例2和实施例3各选择1块不同强度级别和规格的特厚板作为实施对象，利用热膨胀仪测得其AC₃，然后根据本发明所述的方法进行热处理，并跟踪工艺执行情况，实施例1、实施例2和实施例3的具体热处理工艺如下表所示：

。

空冷冷却后，按照GB-T 1591标准的要求，对各实施例试验钢板取样，进行金相组织观察（如图1，2，3）；图1为100mm Q345钢板经本发明热处理后的组织，组织为F+P，晶粒度为8.5级，F含量大于80％且珠光体呈短棒状或者粒状；图2为80mm Q345钢板经本发明热处理后的组织，组织为F+P，晶粒度为9级，F含量大于80％且珠光体呈短棒状或者粒状；图3为80mm Q390钢板经本发明热处理后的组织，组织为F+P，晶粒度为10.6级，F含量大于70％且珠光体呈短棒状或者粒状。

1/4处横向拉伸和-40℃冲击，拉伸和冲击性能见下表：

。

由上表可知，依照本发明所述方法进行热处理的钢板屈服强度下降≤35MPa，抗拉强度下降≤15 MPa，-40℃冲击功提升幅度≥65J，达到了E级低温韧性标准。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (4)

1.一种提高特厚板低温韧性的热处理工艺，其特征在于：采用亚温正火，即加热温度为AC₃以下20-50℃，保温时间为厚度mm×（1.4～2.0min/mm），出炉后空冷。

2.如权利要求1所述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，其特征在于：所述加热温度为811-841℃，保温时间为140-200min，出炉后空冷，所述厚度为100mm。

3.如权利要求1所述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，其特征在于：所述加热温度为805-837℃，保温时间为112-160min，出炉后空冷，所述厚度为80mm。

4.如权利要求1所述的提高特厚板低温韧性的热处理工艺，其特征在于：所述加热温度为800-830℃，保温时间为112-160min，出炉后空冷，所述厚度为80mm。

Images