軋制冷卻工藝對低合金調質鋼力學性能的影響

尹訓強

摘 要：近年來隨著我國社會經濟的快速發展和科學技術的日益進步，工程和礦山等行業都得到了不同程度的發展，由此逐漸增加了對屈服度在900到1000MPa級別焊接結構的需求量。現階段，生產高強鋼主要是在低合金的設計下完成的，主要采用的是普通熱軋的工藝，將離線調質熱處理過程中所得到的力學與工藝性能充分有效的結合起來，并且與之相關的研究均取得了顯著的成果。

關鍵詞：軋制冷卻工藝；低合金調質鋼；力學性能；影響

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

在生產低合金高強鋼的過程中通常會將控軋控冷的工藝應用其中，進而所得到的軋態組織非常的細化，這對于促進經過熱處理后力學性能的顯著有效提升至關重要。

1 軋制態組織與力學性能

實驗鋼各軋制與冷卻條件下會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出現，只有在連續性的水冷條件下全部的條馬氏體組織也會獲得，以此便可以將良好的淬透性充分的表現出來。高溫熱軋工藝主要出現在奧氏體再結晶區，但是這時終軋道次的溫度980～990攝氏度之間。將微合金元素在實驗鋼中添加在一定程度上有助于靜態再結晶過程的有效延緩，在此基礎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，不管是高溫熱軋還是控軋工藝，都不會對低合金調質鋼的力學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別，不僅低合金調質鋼的韌性和強度都非常低，并且在連續性的水冷條件下促進鋼本身韌性和強度的顯著提高，進而可以證明低碳板條馬氏體的強韌性能十分良好，如下圖1低合金調質鋼各軋制態下的力學性能。

2 不同軋態組織下的再加熱奧氏體化

CR-1、CR-3工藝的軋態試樣在900攝氏度的條件下再進行熱奧氏體化，待加熱兩分鐘以后，少數的M/A島會將一定量的碳化物分解出來，待馬氏體組織經過分解之后，會將碳化物大量的析出來，這便在一定程度上與快速回熱的效果無疑。當繼續加熱2.5分鐘以后大量的奧體形核會在兩種組織內生長，且大部分都生長于原奧氏體結晶界的地方。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，原奧氏體結晶CR-3組織在加熱時會大量的析出來，故界面處的碳濃度非常高，進而奧氏體形核的析出會十分容易，且原晶界的界面角度非常大對奧氏體形核非常有利。隨著加熱時間的延長，促使奧氏體化從原來的晶狀朝著晶內的方向大力的發展，最終會得到大尺寸的晶粒。之后，奧氏體字在順利完成轉變以后會繼續在界面能的作用下持續生長，晶粒尺寸原本的不均勻性也會由此相應的減弱，為此在軋制工藝中通過奧氏體晶界面積的進一步擴大，對于再加熱組織的有效細化十分有利。

3 熱處理態組織與力學性能

各軋態組織在再加熱淬火工藝的作用下，全部奧氏體化由此會將所有的板條馬氏體組織得到，基于其組織過于細密，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。

同時，在控軋工藝的作用下，能夠有效的促進原奧氏體晶粒尺寸的減小，使其晶界面積進一步增加，進而促進再加熱奧氏體核率的有效提高，由于各個晶粒在很久之前便相遇，故在橫向生長的過程中會受到一定的限制，故再加熱的組織與高溫熱軋工藝條件下的細化會更加的明顯。

另外，與高溫熱軋工藝相比，控軋工藝在經過再加熱淬火之后原本的強韌性會得到進一步提高，通過細化再加熱奧氏體晶粒，馬氏體板條束的尺寸會由此得到進一步的減小，通過套用相關的公式可以將其有效晶粒的實際尺寸準確的計算出來，若板條束界的晶界角度比較大，則裂紋的進一步擴展會受到一定的限制，其本身脆性的斷裂程度也會得到進一步的降低，故在控軋工藝的條件下進行再加熱淬火，會逐漸促進其本身強韌性的顯著提高。

4 總結

（1）經過熱軋處理過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，少量的貝氏體會逐漸出現，由于二者具有很差的強韌性能，在連續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對低合金調質鋼力學性能產生很大的影響，但是比較容易變形。

（2）馬氏體與粒狀貝氏體在加熱過程中，奧氏體會優先形成形核，后期奧氏體晶粒尺寸會非常明顯，故控軋工藝在很大程度上有助于原奧氏體晶界面積的進一步增加，促進形核率的進一步提高，對于再加熱組織的進一步細化十分有利。

（3）與高溫熱軋工藝相比，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更加的細，且淬火態本身的韌性和強度都非常高，在經過600攝氏度的回火之后低合金調質鋼本身的強韌性能還會獲得進一步的提高。同時，碳元素在粒狀貝氏體中的不均勻分布，有助于進一步細化馬氏體，回火后的強度也會獲得有效的提升。最終在軋制冷卻工藝條件下可以幫助力學綜合性能比較強的低合金調質鋼。

參考文獻：

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