热处理工艺对钢板组织性能的影响分析

王红喜

【摘  要】分析不同热处理工艺对钢板组织性能产生的影响，了解钢板组织性能研究的重要性，探究Q-P-T工艺以及油淬后空冷钢板工艺对钢板组织性能产生的影响，可以为热处理工艺的钢板组织性能研究提供参考与支持。基于此，文章主要对热处理工艺对钢板组织性能产生的影响进行了简单的分析论述。

【关键词】热处理工艺;钢板组织性能;影响分析;

Q-P-T工艺是一种热处理新工艺手段，可以达到提升普通高强度钢屈服强度以及抗拉强度，通过软件进行钢板的油淬以及Q-P-T热处理工艺模拟处理工艺手段，了解分析不同热处理工艺温度会受到时间变化规划分析，了解组织成本以及含量的最佳热处理工艺。在热处理实验中工艺处理原始材料，通过对比不同处理工艺材料之下的力学性能参数。基于此，文章主要对热处理工艺对钢板组织性能的影响分析进行了建设。

1.钢板组织性能研究重要性

原油受到各种因素的影响导致原油中含硫量不断增加，一些石化装备受到低温腐蚀环境因素的影响，对于材料的性能参数要求越来越严格，不仅仅要满足常见的力学性能，也要保障其具有在腐蚀环境中的抗氢致开裂性能以及抗硫化物的应力腐蚀开裂性能。

在海洋结构中最为常见的失效就是脆性断裂问题。在风、浪等一些作用影响之下会加剧疲劳荷载，这样就会导致疲劳裂缝出现扩展性的变化，而如果其整体结构韧性不足，则就会导致结构因为失稳而出现不同程度的破坏与影响导致其出现较为严重的后果问题。提升材料韧性，增强强度可以保障材料的整体综合性力学性能，达到提升海洋结构物安全系数的目的。在海洋结构物主体结构制造是一种通过焊接性能良好的高强度类型的结构钢为主要材料可以提升装备自身的承载能力，增强工作效率，达到减轻设备自重，增强设备使用寿命的目的，进而降低材料以及能源产生的不同消耗，达到提升海洋结构物安全性的目的。

2.熱处理工艺对钢板组织性能的影响分析

2.1油淬后空冷钢板

设定模拟油淬之后的时间为一分钟。钢板表面中的组成项主要为52.76%贝氏体;马氏体为31.12%，铁素体为16.07%。同时还含有约0.05%的 残余奥氏体。

2.2Q-P-T工艺

通过Q-P-T工艺分析，水淬约20秒，在300摄氏度中保温约为1小时，模拟保温约为620秒，对其进行组织模拟分析，根据保温0.5小时计算处理，可以获得其心部以及表面组织变化的曲线参数。

对比分析钢板油淬以及Q-P-T工艺手段，在室温环境中的组织以及含量可以发现，通过Q-P-T工艺处理之后的钢板中马氏体的含量高于油淬工艺处理之下马氏体的含量。主要就是因为在Q-P-T工艺中，钢板会快速的冷却到Ms点之下，其冷却速度在一定范围中，而马氏体量则会随着冷却的速度增大而不断的增加。

马氏体则是影响材料强度的关键因素，在马氏体含量增加过程中材料强度会不断的增加，因此通过组织模拟可以判断分析Q-P-T工艺强度是否要高于油淬钢工艺的强度。

Q-P-T工艺主要的作用就是可以促使马氏体与残余的奥氏体双向组织结构。通过对比分析可以发现在Q-P-T工艺分析中还是残余一定的奥氏体，可以判断在Q-P-T工艺中的组织变化是一个较为复杂的过程，通过模拟则无法保障其与实际变化状况吻合，但是其也具有一定的参考价值。

2.3不同热处理工艺钢板性能对比

2.3.1综合力学性能参数

分析不同热处理工艺拉伸性能参数可以发现，通过Q-P-T工艺进行处理的样本对于油淬以及原始调质的处理分析具有较为显著的综合力学性能参数。

通过Q-P-T工艺处理的钢板强度可以有效的提升钢板的原始态，因为在此工艺生产过程中在淬火过程中在阶段组织中会产生一定的马氏体，可以达到增加钢强度的目的。

分析不同工艺之下表面强度分析，通过热处理之后的钢板可以达到增加原始态钢板表面硬度的目的，而通过此工艺处理之后的表面硬度较高，远远高于母材，出现此种问题主要就是因为在淬火的时候其冷却速度相对较大，这样导致在组织中含有大量的马氏体，因此材料硬度会显著增加。

2.3.2不同工艺热处理之后的组织性能

在钢铁出厂状态的时候其呈现调质态，属于均匀的回火马氏体，在铁素体基体中还是存在细小的渗碳提颗粒。通过调质工艺可以提升钢种的综合性能，这也是提升钢的整体性能，增强稳定性的关键途径与手段。

分析油淬以及Q-P-T工艺手段，可以发现Q-P-T工艺中的组织中含有残余的奥氏体以及马氏体。而马氏体的晶界逐渐模糊，在马氏体的晶界面上会附着一些碳化物质。主要就是因为在Q-P-T工艺中，碳会从马氏体中呈现对外的扩散发展状态，在整个过程中，临近晶界面的马氏体含碳量会逐渐的下降，而在碳扩散的过程会有部分碳化物附着在马氏体晶界面之上，而另一部分则就会溶解在奥氏体中，就会达到增加奥氏体碳富集度的目的，可以有效的提升整体的稳定性。

2.3.3XRD实验结果

Q690高强度通过不同热处理工艺分析，通过分析X衍射频以及标定分析，可以发现原始钢板通过调质处理之后奥氏体的衍射峰以及马氏体衍射峰重叠分析，可以发现通过Q-P-T工艺处理之后的试样残余奥氏体含量为4.3%，原始态组织之中残余的奥氏体含量约为8.7%，通过油淬一分钟之后其奥氏体的含量相对较低，几乎无法在图表中看到衍射峰。则意味着在组织中含有一定量残余的奥氏体，这也是港具塑性良好的关键因素。

通过对不同热处理工艺处理之后的马氏体衍射峰观察分析可以发现，通过Q-P-T工艺处理之后的马氏体含量最高数值为81.6%，通过油淬之后的马氏体含量为20%左右，而因为马氏体的含量是直接影响强度的关键因素，利用半定量分析马氏体含量可以发现Q-P-T工艺是提升材料整体强度的有效机制。

2.4结论参数

分析不同工艺之下钢板温度场的变化以及组织状况，通过模拟的方式确定油淬以及Q-P-T工艺手段，通过模拟分析实际热处理工艺上的热处理实验，对比不同热处理工艺的力学性能参数，可以发现Q-P-T工艺手段可以油箱的改善材料综合性，具有良好的优势特征。其主要结论如下：

第一，对比分析不同热处理工艺之下钢板力学性能，通过Q-P-T工艺处理之后的钢板强塑积数据良好，屈服强度为1112mpa，抗拉强度则为1285mpa，塑性为8%，Q-P-T工艺具有良好的综合力学性能特征。

第二，通过对不同热处理工艺之下材料微观组织分析可以发现，在Q-P-T工艺中钢板的奥氏体含量则高于油淬性，而出现此种问题主要就是因为在碳分配中，碳自马氏体向残余奥氏体稳定性。

第三，因为马氏体会直接决定了钢整体强度，残余的奥氏体会直接决定了塑性以及韧性，在室温环境中Q-P-T钢组织的马氏体以及残余奥氏体等两个组织结构，充分了了解了微观组织对力学性能参数的影响。

结束语

为了解决海洋平台中用钢强度不高、厚度不足等耐腐蚀性能较差等问题，这也是我国海洋用钢研究发展的重点。而在不改变材料原始成本的实际状况之下，通过对轧制成型之后钢板的不同工艺热处理分析，通过对标对比不同工艺材料之间的融合力学性能可以确定最佳的热处理工艺分析，可以为我国结构用钢强度以及韧性等提供有效的参考与支持。

参考文献：

[1]陈永南.热处理工艺对高强度耐磨钢性能影响研究[J].宽厚板，2017（3）.

（作者单位：湖南华菱湘潭钢铁有限公司）