Cr-Mn-Si系合金結構鋼板工藝技術分析

向華

摘 ?要：采用Cr-Mn-Si系列成分設計，通過控制軋制及正火熱處理工藝技術，八鋼公司試制生產的30CrMnSiA合金結構鋼板，鋼板帶狀組織控制很好，各項力學性能指標均滿足國家標準要求，非常有利于機械行業的最終熱處理。

關鍵詞：30CrMnSiA鋼板;控制軋制;正火;帶狀組織

1、前言

30CrMnSiA鋼種是一種Cr-Mn-Si系中碳調質鋼，由于具有良好的淬透性在機械行業得到廣泛的應用。經過調質處理進行組織強化后，具有較高的強度和硬度，抗拉強度可以達到1000～1700Mpa，布氏硬度可以達到400HBW以上，常用于制作耐磨結構件。采用30CrMnSiA鋼棒材產品制作結構件的情況比較普通，但是應用鋼板制作耐磨結構件的情況較為少見。

2、工藝流程及成分設計

八鋼公司是我國西北地區一家大型鋼鐵生產企業，裝備齊全具備30CrMnSiA鋼板生產及試制研究的條件，通過中厚板4200/3500mm生產線開展生產軋制及技術研究。

工藝流程如下所示：鐵水→鐵水預脫硫→120t轉爐→LF精煉→連鑄→加熱→控軋→探傷→正火→空冷→切割→取樣檢驗→標識→入庫。

化學成分設計：采用Cr-Mn-Si的設計，不須添加其他Ni、Mo等貴重合金，與同類合金結構鋼相比合金成本較低，添加0.8%～1.0%的Cr可以大幅提高鋼的淬透性，添加0.02%的Ti含量可以細化晶粒提高鋼板強度。

3、控制軋制與正火工藝

板坯經加熱爐加熱后采用中厚板軋機控制軋制。板坯加熱溫度1130～1180℃，粗軋機開軋溫度為1050～1100℃，中間坯厚度為60mm，精軋階段終軋溫度為780～820℃。軋后鋼板進行正火，正火的目的為了減輕鋼板的珠光體帶狀組織。正火溫度設定為850℃[2]，總在爐時間為22～24分鐘。鋼板厚度為10mm和12mm。

4、實驗結果

4.1、力學性能結果

經過控制軋制、正火后30CrMnSiA鋼板的力學性能如下所示：

10～12mm正火后布氏硬度：205～219 HBW。10mm鋼板經過正火后，屈服強度降低50Mpa左右，硬度降低10HBW左右，12mm鋼板經正火后屈服強度、硬度無較大變化。經過正火后10mm、12mm鋼板的抗拉強度為725～730 Mpa，延伸率為24%～26%左右。軋制態與正火后鋼板的沖擊值無較大變化，數值在50～100J之間。

4.2、微觀金相組織

試驗鋼靠近表面組織為鐵素體加珠光體，經過正火處理后，鋼板組織更為均勻，珠光體不再呈現帶狀分布，且表面無明顯脫碳。厚度1/4的微觀組織為鐵素體加珠光體，經過正火后，鋼板微觀組織仍為鐵素體加珠光體，鋼板的珠光體帶狀組織明顯減弱。

5 分析與討論

為了保證良好的淬透性，采用 0.3%的碳含量是必不可少的設計，同時添加足夠的硅及鉻含量。但由于添加了0.3%的碳，導致軋態鋼板的珠光體帶狀組織較為嚴重，普遍>3級，如果直接用于下工序進行調質處理，必然帶來非常不利的影響，尤其對最終成品耐摩擦性及焊接性影響很大。通過軋制工藝來調整帶狀組織較為困難，因此采用正火的方式來改善珠光體組織的條帶狀分布。但是加熱溫度過高或時間過長又會導致鋼板表面嚴重脫碳，也不利用后續淬火處理。通過本試驗研究獲得850℃，22～24分鐘的正火處理是合適的工藝，在此工藝下經過正火的30CrMnSIA鋼板帶狀組織明顯得到改善，并且鋼板表面無嚴重脫碳。

6、結論

（1）通過本試驗研究發現30CrMnSiA鋼板在經過中厚板控制軋制后的珠光體組織沿軋制方向呈帶狀分布，非常不利于鋼板的直接使用或者淬火處理。

（2）采用合適的正火熱處理工藝是改善30CrMnSiA鋼板力學性能與微觀組織的有效方法，通過正火處理后30CrMnSiA珠光體帶狀組織級別明顯降低，鋼板表面無嚴重脫碳，強度、硬度、沖擊韌性無較大變化。

參考文獻

[1] ?黃星武.30CrMnSiA熱軋鋼帶的研制開發.新疆鋼鐵[J]，，2017年第3期，1-4.

[2] ?李召華，王春凈等.30CrMnSiA鋼的最終熱處理工藝研究，新技術新工藝[J]，，2017年第10期，1-3.