CN102534141A - 析出强化高强钢在线感应热处理工艺 - Google Patents

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董现春
张楠
章军
陈延清
张熹
潘辉
赵运堂
张飞虎
牟淑坤
鞠建斌
郭占山
许静
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Abstract

一种析出强化高强钢在线感应热处理工艺，属于高强钢生产技术领域。工艺步骤包括：预热、感应热处理、校平等工艺阶段。优点在于，该工艺可使析出强化相充分析出，并呈弥散分布状态，达到改善钢板性能均匀性，提高析出强化相抗焊接热循环能力的作用；并具有加热快、节约能源、保温时间可控、晶粒无变化等特点。

Description

析出强化高强钢在线感应热处理工艺
技术领域
本发明属于高强钢生产技术领域。特别涉及一种析出强化高强钢在线感应热处理工艺。
背景技术
屈服强度高于600MPa级的热轧高强度钢板已经在工程机械、桥梁、汽车、建筑等领域得到了广泛的应用。微合金化高强钢由于具备合金成本低、生产流程短的特点，占据市场的主导地位，这类钢中添加了微合金化元素Nb、Ti、V、B等，与钢中的C、N、O等元素形成细小的纳米级析出强化相，起到析出强化效果。
CN 101608284A公开了“一种钛微合金化热轧钢带及其制造方法”，突出强调了钛的析出强化效果，为了得到纳米级的析出强化相，制造方法是将连铸坯加热到1200℃以上，保温时间长于2.5小时，采用弱还原性气氛加热；热轧钢带终轧温度880～930℃；热轧钢带终轧后快速水冷至680～750℃卷曲，然后在空气中冷却至室温。
在实际生产中发现，采用此种工艺得到的钢卷，卷曲后冷却速度不均匀，钢卷的头、中、尾部力学性能不均匀，究其原因，是析出强化相对温度的变化比较敏感，使得钢卷各部位析出相大小不一致，从而影响力学性能均匀性。
本发明人在做析出强化高强钢的焊接性试验时发现，此类钢板在焊接时，焊接热影响区均存在不同程度的软化现象。焊接接头的强度较母材下降明显。进一步观察发现，焊接热影响区粗晶区、细晶区的析出相均较母材析出相有明显粗化，析出强化效果随着析出相颗粒尺寸的增大而降低，因而，造成焊接热影响区强度降低。
现有研究结果表明，析出相随着加热温度的提高和保温时间延长，析出相急剧长大，以至于降低钢板的强度和韧性，1～4nm的弥散分布析出相对钢的强化作用最显著。而在生产中若得到1～4nm的析出相，在常规的控轧控冷条件下难以得到，从而影响析出强化效果。
CN 101560595 B公开了“卡车纵梁感应热处理方法及设备”，目的在于将钢制梁通过感应1000～4000HZ的方式，加热到完全奥氏体化温度以上50～100℃，随后进行淬火冷却，形成低碳马氏体组织，从而提高钢板的承载能力。此种加热温度不适合析出强化高强钢，会使得析出强化相急剧长大，从而降低钢板的强度和韧性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种析出强化高强钢在线感应热处理工艺。可提高微合金化高强钢的析出强化效果，以达到改善钢板性能均匀性，降低钢板残余应力，提高析出强化相抗焊接热循环能力的目的。
本发明适用于微合金化析出强化高强钢的生产过程，包括预热、感应热处理、校平等工艺阶段。
工艺中具体参数控制如下：
1、预热：开卷后的钢板经过感应加热炉，感应频率为15～25KHz，加热温度为300～500℃。目的是提高钢板基体温度，提高感应电流透入深度，为感应热处理加热做准备。
2、感应热处理：感应频率为15～25KHz，加热温度为650～850℃，保温时间为0.5～150s。随后喷淋冷却水，将钢板冷却至300℃以下。
3、校平：采用辊式校平设备，将钢板校平。
本发明的优点在于：
1、加热快，节约能源。感应热处理工艺利用电磁感应原理，工件在较短的时间内由内而外升高到设定温度，相对于普通加热炉具有节约能源、设备占地少的特点。
2、保温时间可控。相对于加热炉的温度特点，感应加热在设定温度范围下由于加热带短，保温时间精确可控，有利于控制析出强化相的长大速度和尺寸。
3、感应热处理后晶粒无变化。处理温度下很少发生相变重结晶，因而钢板母材的晶粒尺寸得到保留，使得细晶强化效果依然存在。
4、第二相粒子析出强化效果明显。试验结果表明，钢板硬度较处理前高约15Hv10，强度较处理前高约45MPa。
5、抗焊接热影响区软化效果明显。焊接热影响区细晶区析出强化相的尺寸，相对于母材变化不大，从而提高其抗焊接热循环软化能力，焊接试验结果表明，在同样焊丝，同样焊接线能量下焊接，焊接接头的抗拉强度较处理前的焊接接头高约50MPa。
具体实施方式
实施例1：
薄板坯连铸连轧高强钢，含有Ti：0.10～0.13％，Nb：0.056％，钢卷卷曲温度600℃，钢板厚度6mm，热轧态力学性能：屈服强度650MPa，抗拉强度710MPa，-20℃冲击吸收功52J(试样尺寸5mm×10mm×55mm)。
钢卷开平后，经过感应加热炉，感应频率25KHz，加热温度300℃；感应回火温度750℃，感应频率25KHZ，保温时间0.5s；随后喷冷却水，冷却至300℃以下，采用棍式较平设备将钢板校平。
对比发现，感应处理之前的钢板，析出相析出不明显，而感应回火处理后，钢板中1～2nm的析出相充分析出，力学性能提高为屈服强度670MPa，抗拉强度760MPa，-20℃冲击吸收功68J(试样尺寸5mm×10mm×55mm)。采用ER100S-G混合气体保护焊焊接，焊接接头抗拉强度760MPa。
实施例2：
薄板坯连铸连轧高强钢，含有Ti：0.06～0.10％，Nb：0.078％，钢卷卷曲温度580℃，钢板厚度10mm，热轧态力学性能：屈服强度780MPa，抗拉强度840MPa，-20℃冲击吸收功65J(试样尺寸7.5mm×10mm×55mm)。
钢卷开平后，经过感应加热炉，感应频率20KHz，加热温度450℃；感应回火温度720℃，感应频率20KHZ，保温时间15s；随后喷冷却水，将钢板冷却至300℃以下采用棍式较平设备将钢板校平。
对比发现，感应处理之前的钢板，析出相析出不明显，而感应回火处理后，钢板中1～3nm的析出相充分析出，力学性能提高为屈服强度810MPa，抗拉强度880MPa，-20℃冲击吸收功72J(试样尺寸7.5mm×10mm×55mm)。采用ER100S-G混合气体保护焊焊接，焊接接头抗拉强度850MPa。

Claims (1)

1.一种析出强化高强钢在线感应热处理工艺，其特征在于，工艺参数为：
(1)预热：开卷后的钢板经过感应加热炉，感应频率为15～25KHz，加热温度为300～500℃；
(2)感应热处理：感应频率为15～25KHz，加热温度为650～850℃，保温时间为0.5～150s，随后喷淋冷却水，将钢板冷却至300℃以下；
(3)校平：采用辊式校平设备，将钢板校平。
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