先進高強度Q&P鋼的生產工藝研究

劉冰+朱萬軍+曹藝

摘 要：淬火配分熱處理工藝處理的鋼具有高強度和優良的塑性，通過對緩冷段溫度、快冷冷卻速度、淬火溫度、配分溫度和時間的控制，引入鐵素體組織，獲得適量的馬氏體和殘余奧氏體，保證鋼種的強度和塑性。在完全奧氏體化后采用兩步淬火配分工藝，淬火溫度300℃，配分溫度360℃，配分時間120s，得到殘余奧氏體量為5.6%，鋼的抗拉強度為1090MPa，伸長率為17%。

關鍵詞：緩冷溫度；淬火配分；組織

中圖分類號：TF762+.2 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）03-0053-02

Abstract： The steel treated by quenching and partition heat treatment has high strength and excellent plasticity. Ferrite structure is introduced by controlling the temperature of slow cooling section， cooling rate of rapid cooling， quenching temperature， partition temperature and time. The proper amount of Martensite and retained Austenite is obtained to ensure the strength and plasticity of the steel. After complete Austenitization， a two-step quenching process was adopted. The quenching temperature was 300℃， the partition temperature was 360℃， and the partition time was 120s. The amount of retained Austenite was 5.6%. The tensile strength and elongation of the steel are 1090 MPa and 17% respectively.

Keywords： slow cooling temperature； quenching partition； structure

近幾年，在現代工業技術逐漸進步的環境下，能源問題和環保問題已經成為兩大焦點，對于汽車方面而言，高強度，高塑性的汽車板已經成為一種必然的趨勢[1-3]。Q&P鋼是在淬火-碳分配工藝的基礎上進行熱處理工藝的調控，采用兩步熱處理得到同時具有較大的抗拉強度和延伸率的新一代高強鋼[4-7]。

1 試驗材料及方法

化學成分是鋼良好性能的前提[8]。Q&P鋼中添加合適的C、Mn、Si元素可以提升鋼板的強度。根據合金元素對材料性能的影響因素設計本試驗用鋼的成分，見表1。利用冶金實驗室真空感應熔煉爐冶煉，利用二輥可逆軋機將30mm試驗鋼軋制成厚度為3mm熱軋板坯，酸洗后冷軋厚度為1.2mm冷硬板。

使用軟件JMatpro進行相變溫度仿真分析，奧氏體轉變溫度為690℃～830℃，制定退火溫度為850℃。

利用經驗公式計算得出馬氏體轉變溫度：Ms=375℃；Mf=160℃，制定淬火終點溫度為300℃，配分溫度為360℃[9-12]。熱處理工藝如下圖1。

2 Q&P鋼組織與性能

利用金相顯微鏡和掃描電鏡對試驗鋼金相組織觀察，如圖2、圖3所示。試驗鋼組織由鐵素體、馬氏體和殘余奧氏體組成，制定熱處理工藝時，加入了緩冷段，引入了鐵素體組織，保證了鋼良好的塑性，在快速冷卻段，以40℃/s的快速冷卻速度冷卻至300℃，得到適量的馬氏體組織，提升鋼的強度，在隨后的配分過程中，保證殘留奧氏體富碳過程的完成，為進一步確定試驗鋼中殘余奧氏體的量，進行X-RD能譜分析，結果如圖4，試驗鋼中殘余奧氏體量為5.6%。

通過兩步Q&P鋼熱處理工藝生產出的厚度為1.2mm產品，獲得較高強塑積的鋼材。在實際生產產品過程中，通過對緩冷段溫度的控制，快冷冷卻速度控制，淬火溫度的控制，配分溫度以及配分時間的控制，獲得了理想的強度與塑性。將1.2mm試驗鋼加熱至850℃，經過QP工藝處理時，獲得了5.6%的殘余奧氏體，抗拉強度達到1090MPa，伸長率達到17%，此時鋼材抗拉強度與工業生產的1180Q&P鋼相比雖有所下降，但延伸率獲得大幅度提升，試驗鋼塑性更優。

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