CN102337381A

CN102337381A - 一种回火改善钢板力学性能的热处理工艺

Info

Publication number: CN102337381A
Application number: CN2011101951903A
Authority: CN
Inventors: 朱书成; 唐郑磊; 许少普; 崔冠军; 杨东; 张涛; 李红阳; 袁恒; 朱成杰; 徐昭; 庞林; 李忠波
Original assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Current assignee: Nanyang Hanye Special Steel Co Ltd
Priority date: 2011-07-13
Filing date: 2011-07-13
Publication date: 2012-02-01

Abstract

本发明公开了一种回火改善钢板力学性能的热处理工艺，对微合金钢板轧制后采用300℃-Ac1温度区间内进行回火热处理，通过控制调节回火温度，采用先水冷后风冷或先水冷后空冷方式缩短钢板高温停留时间，利用水冷、风冷方式加快钢板的冷却速度等回火热处理方式，为提高钢板塑韧性及为生产针状铁素体、低（超低）碳贝氏体高强度钢板提供一种热处理工艺。回火对于低（微）合金钢板的性能，提高产品档次具有重要的意义，具有广阔的应用前景。回火起的作用要通过针对不同基体的钢板，采用回火温度的高低，及保温时间的长短来控制钢种屈服强度、塑韧性的升高或降低，来保证生产大批量低（微）合金钢板的力学性能指标。

Description

一种回火改善钢板力学性能的热处理工艺

技术领域

本发明属于钢板制造技术领域，特别涉及一种回火改善微合金化钢板综合力学性能的热处理工艺。

背景技术

微合金钢板主要用于低合金高强度钢、管线钢等多个领域。钢板控轧控冷时得到的组织通常不均匀，影响材料的使用，特别是厚规格钢板。

对于传统低（微）合金钢——铁素体+珠光体钢来说，轧制过程中在未再结晶轧制累计压下率较大，加上二阶段热轧冷却和形变的速度很快，在未再结晶区控制轧制会积累大量的位错，形成加工硬化，钢晶中的位错密度会大幅增加。此时，维持强度和韧性的平衡具有较大难度，尤其是对高强度钢板加工硬化尤其明显。在遭受冲击时，内应力集中处和位错塞积处容易脆断，这也是为什么热连轧钢板韧性指标先天不足的原因。根据生产实际，钢板厚度越厚，韧性指标越差。在透射电镜下还可以观察到热轧钢板中有大量的位错，位错塞积之处由于聚集了大量的内应力，进行冲击检验时会形成裂纹源。因此，热轧厚钢板的冲击值偏低

对于低（超低）碳贝氏体钢（例Q550D）及针状铁素体钢（X60、X65）来说，在高强度针状铁素体钢、超低碳贝氏体钢的生产过程中,回火工艺适当时钢的强度会大幅度提高,冲击功和伸长率则呈现不同的变化 ,其规律与非微合金化钢回火性能的变化规律明显不同,这为开发更高强度级别的钢提供了可能。

发明内容

针对上述问题，为提高钢板塑韧性及为生产针状铁素体、低（超低）碳贝氏体高强度钢板提供一种热处理工艺；同时本发明还为低合金高强度钢、管线钢等钢板产家提供一种特殊用钢板的生产方法。为此，本发明的目的是提供一种回火改善钢板力学性能的热处理工艺。

为达到上述目的，本发明采取的技术方案是基于对Ac1温度以下C的析出行为对钢板性能的影响，对微合金钢板轧制后采用300℃-Ac1温度区间内进行回火热处理，通过控制调节回火温度，利用先水冷后风冷、空冷缩短钢板高温停留时间，利用水冷、风冷方式加快钢板的冷却速度等回火热处理方式。

对于控轧控冷钢板经过回火处理后，冲击韧性大幅度提高，可认为是两个方面的作用造成的。一方面钢板中的高内应力得到了消除，且钢中的高密度位错经过处理后，促进了位错与位错合并，减少了位错的淤塞和缠绕程度，位错密度大幅度下降，减少了钢板在遭受冲击时的裂纹源，钢板塑性变形的能力和抗脆断能力增强，因此钢板的塑性和冲击韧性都得到了提高。回火的实质是将韧性差而强度高的粒状贝氏体分解，以获得组织均匀、晶粒细小、韧性高而强度适中的回火，在回火过程中，Mo、V、Nb碳化物也进一步析出，增加了沉淀强化效果，同时也进一步消除了内部应力，最终结果使屈服强度指标没有大的损失，冲击功值升高，而抗拉强度有一定的降低，组织趋向平衡状态，钢板的强韧性得到良好的搭配。

对于低（超低）碳贝氏体高强度、针状铁素体钢板，回火强度提高是被轧态析出物钉轧的位错不能消失、回火过程又有不同程度的析出强化造成的。通过控轧控冷工艺得到的这种低碳贝氏体组织，是一种半扩散半切变组织，该组织主要靠晶粒内部高密度位错及亚结构来实现其强韧化，是一种非平衡态的组织。经过回火后，碳化物从晶粒内部析出并随时间的延长聚集长大，针状逐渐退化，内部位错及亚结构也随时间的延长而逐渐消失。在回火的过程中存在两种矛盾，一种是回火使内部位错降低应力集中减少有利于韧性的提高；另一种是碳化物的析出有利于强度的升高。组织中的碳化物基本呈现出增加的趋势，而且不断地聚集长大。这样原来的有效亚结构晶粒的细化作用消失，变为这种平衡态的细小实际晶粒，回火后晶粒细化的作用就消弱了。回火前的内部位错强化变为碳化物析出强化，这样就损害了韧性。两种矛盾的相互作用导致屈服强度不断升高、韧性不断降低。而抗拉强度随保温时间的变化是先升高后降低，这主要是因为碳化物随保温时间的延长不断地聚集长大，严重地割裂基体，

而针状铁素体的转变又是一种半切变半扩散型转变，碳原子的扩散受到冷却的抑制，因此不会出现远程扩散，导致晶界上没有碳化物的析出，而是在晶粒内部的位错处会有弥散细小的碳化物析出，这些碳化物可钉扎位错，这是管线钢强韧化的主要因素。回火后碳化物会进一步从晶粒内部析出，这就破坏了上述强韧化因素，碳化物对强度的提高有好处，因此导致回火后强度上升，韧性下降。因此这种针状铁素体管线钢可以通过水冷得到贝氏体这种回火稳定性高的组织，进行回火就可得到比原强度更高、韧性不变的性能。针状铁素体回火是一个内应力内部位错消除——碳化物析出——碳化物聚集长大的过程。此过程中内应力及位错的消除有利于韧性的提高，而碳化物的析出有利于强度的提高。回火起的作用要通过回火温度的高低，及保温时间的长短来控制钢种屈服强度的升高或降低。

回火起的作用要通过针对不同基体的钢板，采用回火温度的高低，及保温时间的长短来控制钢种屈服强度、塑韧性的升高或降低，来保证生产大批量低（微）合金钢板的力学性能指标。

具体实施方式

本发明所述热处理工艺是基于对Ac1温度以下C的析出行为对钢板性能的影响，对微合金钢板轧制后采用300℃-Ac1温度区间内进行回火热处理，通过控制调节回火温度，采用先水冷后风冷、空冷缩短钢板高温停留时间，利用水冷、风冷方式加快钢板的冷却速度等回火热处理方式。

实施例一

本实施例生产珠光体-铁素体钢Q345E，钢板厚度为18mm、20mm、30mm、32mm。控轧性能如下（表中数字后面带*为不合指标）：

Figure 2011101951903100002DEST_PATH_IMAGE001

经550℃、T=4min/mm、水冷工艺回火处理后，性能如下：

实施例二

本实施例生产低碳珠光体+铁素体钢（含少量贝氏体）Q460C，钢板厚度为20mm、25mm。控轧性能如下（表中数字后面带*为不合指标）：

Figure 2011101951903100002DEST_PATH_IMAGE003

经550℃、T=4.5min/mm，空冷回火处理后，性能如下：

实施例三

本实施例生产低碳贝氏体钢Q550D，钢板厚度为25mm、30mm。TMCP-RPC轧制Q550D性能如下（表中数字后面带*为不合指标）：

Figure 2011101951903100002DEST_PATH_IMAGE005

经680℃、T=4min/mm、水冷回火后，性能如下：

实施例四

本实施例生产针状铁素体钢X65，钢板厚度为19mm。TMCP轧制性能如下（表中数字后面带*为不合指标）：

经680℃、T=4min/mm、空冷回火后，性能如下：

以上实例表明：回火对于低（微）合金钢板的性能，提高产品档次具有重要的意义，具有广阔的应用前景。回火起的作用要通过针对不同基体的钢板，采用回火温度的高低，及保温时间的长短来控制钢种屈服强度、塑韧性的升高或降低，来保证生产大批量低（微）合金钢板的力学性能指标。

上面所述的实施仅用以说明而非限制本发明的技术方案，在不脱离本发明设计思想的前提下，本领域中普通技术人员对本技术方案作出的任何修改或局部替换，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种回火改善钢板力学性能的热处理工艺，其特征在于对微合金钢板轧制后采用300℃-Ac1温度区间内进行回火热处理，通过控制调节回火温度，采用先水冷后风冷、空冷缩短钢板高温停留时间，利用水冷、风冷方式加快钢板的冷却速度回火热处理工艺。