熱處理工藝對鋼板組織性能的影響分析

王紅喜

【摘 ?要】分析不同熱處理工藝對鋼板組織性能產生的影響，了解鋼板組織性能研究的重要性，探究Q-P-T工藝以及油淬后空冷鋼板工藝對鋼板組織性能產生的影響，可以為熱處理工藝的鋼板組織性能研究提供參考與支持。基于此，文章主要對熱處理工藝對鋼板組織性能產生的影響進行了簡單的分析論述。

【關鍵詞】熱處理工藝;鋼板組織性能;影響分析;

Q-P-T工藝是一種熱處理新工藝手段，可以達到提升普通高強度鋼屈服強度以及抗拉強度，通過軟件進行鋼板的油淬以及Q-P-T熱處理工藝模擬處理工藝手段，了解分析不同熱處理工藝溫度會受到時間變化規劃分析，了解組織成本以及含量的最佳熱處理工藝。在熱處理實驗中工藝處理原始材料，通過對比不同處理工藝材料之下的力學性能參數。基于此，文章主要對熱處理工藝對鋼板組織性能的影響分析進行了建設。

1.鋼板組織性能研究重要性

原油受到各種因素的影響導致原油中含硫量不斷增加，一些石化裝備受到低溫腐蝕環境因素的影響，對于材料的性能參數要求越來越嚴格，不僅僅要滿足常見的力學性能，也要保障其具有在腐蝕環境中的抗氫致開裂性能以及抗硫化物的應力腐蝕開裂性能。

在海洋結構中最為常見的失效就是脆性斷裂問題。在風、浪等一些作用影響之下會加劇疲勞荷載，這樣就會導致疲勞裂縫出現擴展性的變化，而如果其整體結構韌性不足，則就會導致結構因為失穩而出現不同程度的破壞與影響導致其出現較為嚴重的后果問題。提升材料韌性，增強強度可以保障材料的整體綜合性力學性能，達到提升海洋結構物安全系數的目的。在海洋結構物主體結構制造是一種通過焊接性能良好的高強度類型的結構鋼為主要材料可以提升裝備自身的承載能力，增強工作效率，達到減輕設備自重，增強設備使用壽命的目的，進而降低材料以及能源產生的不同消耗，達到提升海洋結構物安全性的目的。

2.熱處理工藝對鋼板組織性能的影響分析

2.1油淬后空冷鋼板

設定模擬油淬之后的時間為一分鐘。鋼板表面中的組成項主要為52.76%貝氏體;馬氏體為31.12%，鐵素體為16.07%。同時還含有約0.05%的 殘余奧氏體。

2.2Q-P-T工藝

通過Q-P-T工藝分析，水淬約20秒，在300攝氏度中保溫約為1小時，模擬保溫約為620秒，對其進行組織模擬分析，根據保溫0.5小時計算處理，可以獲得其心部以及表面組織變化的曲線參數。

對比分析鋼板油淬以及Q-P-T工藝手段，在室溫環境中的組織以及含量可以發現，通過Q-P-T工藝處理之后的鋼板中馬氏體的含量高于油淬工藝處理之下馬氏體的含量。主要就是因為在Q-P-T工藝中，鋼板會快速的冷卻到Ms點之下，其冷卻速度在一定范圍中，而馬氏體量則會隨著冷卻的速度增大而不斷的增加。

馬氏體則是影響材料強度的關鍵因素，在馬氏體含量增加過程中材料強度會不斷的增加，因此通過組織模擬可以判斷分析Q-P-T工藝強度是否要高于油淬鋼工藝的強度。

Q-P-T工藝主要的作用就是可以促使馬氏體與殘余的奧氏體雙向組織結構。通過對比分析可以發現在Q-P-T工藝分析中還是殘余一定的奧氏體，可以判斷在Q-P-T工藝中的組織變化是一個較為復雜的過程，通過模擬則無法保障其與實際變化狀況吻合，但是其也具有一定的參考價值。

2.3不同熱處理工藝鋼板性能對比

2.3.1綜合力學性能參數

分析不同熱處理工藝拉伸性能參數可以發現，通過Q-P-T工藝進行處理的樣本對于油淬以及原始調質的處理分析具有較為顯著的綜合力學性能參數。

通過Q-P-T工藝處理的鋼板強度可以有效的提升鋼板的原始態，因為在此工藝生產過程中在淬火過程中在階段組織中會產生一定的馬氏體，可以達到增加鋼強度的目的。

分析不同工藝之下表面強度分析，通過熱處理之后的鋼板可以達到增加原始態鋼板表面硬度的目的，而通過此工藝處理之后的表面硬度較高，遠遠高于母材，出現此種問題主要就是因為在淬火的時候其冷卻速度相對較大，這樣導致在組織中含有大量的馬氏體，因此材料硬度會顯著增加。

2.3.2不同工藝熱處理之后的組織性能

在鋼鐵出廠狀態的時候其呈現調質態，屬于均勻的回火馬氏體，在鐵素體基體中還是存在細小的滲碳提顆粒。通過調質工藝可以提升鋼種的綜合性能，這也是提升鋼的整體性能，增強穩定性的關鍵途徑與手段。

分析油淬以及Q-P-T工藝手段，可以發現Q-P-T工藝中的組織中含有殘余的奧氏體以及馬氏體。而馬氏體的晶界逐漸模糊，在馬氏體的晶界面上會附著一些碳化物質。主要就是因為在Q-P-T工藝中，碳會從馬氏體中呈現對外的擴散發展狀態，在整個過程中，臨近晶界面的馬氏體含碳量會逐漸的下降，而在碳擴散的過程會有部分碳化物附著在馬氏體晶界面之上，而另一部分則就會溶解在奧氏體中，就會達到增加奧氏體碳富集度的目的，可以有效的提升整體的穩定性。

2.3.3XRD實驗結果

Q690高強度通過不同熱處理工藝分析，通過分析X衍射頻以及標定分析，可以發現原始鋼板通過調質處理之后奧氏體的衍射峰以及馬氏體衍射峰重疊分析，可以發現通過Q-P-T工藝處理之后的試樣殘余奧氏體含量為4.3%，原始態組織之中殘余的奧氏體含量約為8.7%，通過油淬一分鐘之后其奧氏體的含量相對較低，幾乎無法在圖表中看到衍射峰。則意味著在組織中含有一定量殘余的奧氏體，這也是港具塑性良好的關鍵因素。

通過對不同熱處理工藝處理之后的馬氏體衍射峰觀察分析可以發現，通過Q-P-T工藝處理之后的馬氏體含量最高數值為81.6%，通過油淬之后的馬氏體含量為20%左右，而因為馬氏體的含量是直接影響強度的關鍵因素，利用半定量分析馬氏體含量可以發現Q-P-T工藝是提升材料整體強度的有效機制。

2.4結論參數

分析不同工藝之下鋼板溫度場的變化以及組織狀況，通過模擬的方式確定油淬以及Q-P-T工藝手段，通過模擬分析實際熱處理工藝上的熱處理實驗，對比不同熱處理工藝的力學性能參數，可以發現Q-P-T工藝手段可以油箱的改善材料綜合性，具有良好的優勢特征。其主要結論如下：

第一，對比分析不同熱處理工藝之下鋼板力學性能，通過Q-P-T工藝處理之后的鋼板強塑積數據良好，屈服強度為1112mpa，抗拉強度則為1285mpa，塑性為8%，Q-P-T工藝具有良好的綜合力學性能特征。

第二，通過對不同熱處理工藝之下材料微觀組織分析可以發現，在Q-P-T工藝中鋼板的奧氏體含量則高于油淬性，而出現此種問題主要就是因為在碳分配中，碳自馬氏體向殘余奧氏體穩定性。

第三，因為馬氏體會直接決定了鋼整體強度，殘余的奧氏體會直接決定了塑性以及韌性，在室溫環境中Q-P-T鋼組織的馬氏體以及殘余奧氏體等兩個組織結構，充分了了解了微觀組織對力學性能參數的影響。

結束語

為了解決海洋平臺中用鋼強度不高、厚度不足等耐腐蝕性能較差等問題，這也是我國海洋用鋼研究發展的重點。而在不改變材料原始成本的實際狀況之下，通過對軋制成型之后鋼板的不同工藝熱處理分析，通過對標對比不同工藝材料之間的融合力學性能可以確定最佳的熱處理工藝分析，可以為我國結構用鋼強度以及韌性等提供有效的參考與支持。

參考文獻：

[1]陳永南.熱處理工藝對高強度耐磨鋼性能影響研究[J].寬厚板，2017（3）.

（作者單位：湖南華菱湘潭鋼鐵有限公司）