轧制冷却工艺对低合金调质钢力学性能的影响

尹训强

摘 要：近年来随着我国社会经济的快速发展和科学技术的日益进步，工程和矿山等行业都得到了不同程度的发展，由此逐渐增加了对屈服度在900到1000MPa级别焊接结构的需求量。现阶段，生产高强钢主要是在低合金的设计下完成的，主要采用的是普通热轧的工艺，将离线调质热处理过程中所得到的力学与工艺性能充分有效的结合起来，并且与之相关的研究均取得了显著的成果。

关键词：轧制冷却工艺；低合金调质钢；力学性能；影响

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

在生产低合金高强钢的过程中通常会将控轧控冷的工艺应用其中，进而所得到的轧态组织非常的细化，这对于促进经过热处理后力学性能的显著有效提升至关重要。

1 轧制态组织与力学性能

实验钢各轧制与冷却条件下会将所有粒状贝氏体组织获得，粗大的条状和粒状M/A/岛主要在基体上分布，若冷却条件中断，在此条件下以粒状为主的贝氏体组织会出现，只有在连续性的水冷条件下全部的条马氏体组织也会获得，以此便可以将良好的淬透性充分的表现出来。高温热轧工艺主要出现在奥氏体再结晶区，但是这时终轧道次的温度980～990摄氏度之间。将微合金元素在实验钢中添加在一定程度上有助于静态再结晶过程的有效延缓，在此基础上使得奥氏体的变形得到了有效的保留。

在同一冷却方式下，不管是高温热轧还是控轧工艺，都不会对低合金调质钢的力学性能带来显著的影响。在同样的轧制工艺下，由空冷与中断冷却所得到的力能并没有多大的区别，不仅低合金调质钢的韧性和强度都非常低，并且在连续性的水冷条件下促进钢本身韧性和强度的显著提高，进而可以证明低碳板条马氏体的强韧性能十分良好，如下图1低合金调质钢各轧制态下的力学性能。

2 不同轧态组织下的再加热奥氏体化

CR-1、CR-3工艺的轧态试样在900摄氏度的条件下再进行热奥氏体化，待加热两分钟以后，少数的M/A岛会将一定量的碳化物分解出来，待马氏体组织经过分解之后，会将碳化物大量的析出来，这便在一定程度上与快速回热的效果无疑。当继续加热2.5分钟以后大量的奥体形核会在两种组织内生长，且大部分都生长于原奥氏体结晶界的地方。基于碳浓度非常高的M/A岛主要分布于CR-1组织的原晶体界处，原奥氏体结晶CR-3组织在加热时会大量的析出来，故界面处的碳浓度非常高，进而奥氏体形核的析出会十分容易，且原晶界的界面角度非常大对奥氏体形核非常有利。随着加热时间的延长，促使奥氏体化从原来的晶状朝着晶内的方向大力的发展，最终会得到大尺寸的晶粒。之后，奥氏体字在顺利完成转变以后会继续在界面能的作用下持续生长，晶粒尺寸原本的不均匀性也会由此相应的减弱，为此在轧制工艺中通过奥氏体晶界面积的进一步扩大，对于再加热组织的有效细化十分有利。

3 热处理态组织与力学性能

各轧态组织在再加热淬火工艺的作用下，全部奥氏体化由此会将所有的板条马氏体组织得到，基于其组织过于细密，故即使在光镜下很难将板条形貌有效的分辨出来。但是，SEM组织中可以很容易的将马氏体板条和再加热奥氏晶体粒的形貌分辨出来，在苦味酸热热侵蚀法的作用下可以将再加热奥氏体晶界有效的显示出来，然后在割线法的帮助下可以将晶粒的具体尺寸计算出来，且再加热奥氏体晶粒在控轧工艺的作用下的尺寸就比较细。

同时，在控轧工艺的作用下，能够有效的促进原奥氏体晶粒尺寸的减小，使其晶界面积进一步增加，进而促进再加热奥氏体核率的有效提高，由于各个晶粒在很久之前便相遇，故在横向生长的过程中会受到一定的限制，故再加热的组织与高温热轧工艺条件下的细化会更加的明显。

另外，与高温热轧工艺相比，控轧工艺在经过再加热淬火之后原本的强韧性会得到进一步提高，通过细化再加热奥氏体晶粒，马氏体板条束的尺寸会由此得到进一步的减小，通过套用相关的公式可以将其有效晶粒的实际尺寸准确的计算出来，若板条束界的晶界角度比较大，则裂纹的进一步扩展会受到一定的限制，其本身脆性的断裂程度也会得到进一步的降低，故在控轧工艺的条件下进行再加热淬火，会逐渐促进其本身强韧性的显著提高。

4 总结

（1）经过热轧处理过后的钢冷却到室温后，得到的贝氏体组织多为粒状的，待水的温度冷却到600摄氏度左右时，少量的贝氏体会逐渐出现，由于二者具有很差的强韧性能，在连续性水冷条件下所得到的板条马氏体组织，其综合性能十分良好。所以軋制工艺在一定程度上不会对低合金调质钢力学性能产生很大的影响，但是比较容易变形。

（2）马氏体与粒状贝氏体在加热过程中，奥氏体会优先形成形核，后期奥氏体晶粒尺寸会非常明显，故控轧工艺在很大程度上有助于原奥氏体晶界面积的进一步增加，促进形核率的进一步提高，对于再加热组织的进一步细化十分有利。

（3）与高温热轧工艺相比，控轧工艺在再加热淬火的过程中所得到的马氏体板条束和奥沙氏体晶粒的尺寸会更加的细，且淬火态本身的韧性和强度都非常高，在经过600摄氏度的回火之后低合金调质钢本身的强韧性能还会获得进一步的提高。同时，碳元素在粒状贝氏体中的不均匀分布，有助于进一步细化马氏体，回火后的强度也会获得有效的提升。最终在轧制冷却工艺条件下可以帮助力学综合性能比较强的低合金调质钢。

参考文献：

[1]陈炳张，朱伏先，陈永利，金茹，姜中行.低合金高强度调质钢控轧控冷工艺优化[J].钢铁，2010（06）.

[2]熊涛，王世森，董汉雄，李德发，洪君.控轧控冷工艺对低合金高强度钢Q550力学性能的影响[J].宽厚板，2012（02）.