史金柱

（山東鋼鐵集團(tuán)日照有限公司，山東 日照 276800）

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，高強(qiáng)度特厚鋼材成為了人們所關(guān)注的重要材料。采用具有較高強(qiáng)度的鋼材對(duì)于節(jié)省用鋼量能夠產(chǎn)生積極作用。另外，高強(qiáng)鋼所受到的條件和要求相對(duì)較為苛刻，這使得人們?cè)诎踩陨贤瑯佑休^為嚴(yán)格的要求，這也對(duì)鋼材制造提出了新的要求。

1 690MPa級(jí)特厚調(diào)質(zhì)鋼板工藝與性能研究實(shí)驗(yàn)步驟

為了能夠確保特厚鋼板經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)以后依然具有良好的綜合性能，應(yīng)當(dāng)采用低碳合金化設(shè)計(jì)。以C-Mn固溶強(qiáng)化為基礎(chǔ)，再向其中添加Mo和Cr這兩種元素，以此來(lái)對(duì)板厚方向所具有的性能均勻性進(jìn)行改善，同時(shí)再向其中摻入微量V元素，從而能夠得到經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理所產(chǎn)生的析出強(qiáng)化效果，另外，鋼板當(dāng)中所含有的Mo元素還能夠在一定程度上使鋼板自身回火脆性得以改善，從而符合經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)以后在強(qiáng)韌性上的匹配。試驗(yàn)材料250mm連鑄坯，1150℃軋制，終軋溫度900℃以上，成品板厚度100mm。

為了進(jìn)一步了解組織性受到熱工藝處理所產(chǎn)生的影響，并得到較為理想的調(diào)質(zhì)參數(shù)，實(shí)驗(yàn)人員對(duì)回火和淬火溫度進(jìn)行調(diào)節(jié)來(lái)開(kāi)展調(diào)質(zhì)實(shí)驗(yàn)。對(duì)實(shí)驗(yàn)材料進(jìn)行調(diào)質(zhì)實(shí)驗(yàn)，淬火溫度選擇850℃和900℃，水作為淬火介質(zhì)，鋼板加熱系數(shù)1.4，保溫時(shí)間10min；淬火工作完成以后，對(duì)其進(jìn)行回火處理，選擇550℃、600℃以及650℃三個(gè)級(jí)別，鋼板加熱系數(shù)2.7，保溫30min,后進(jìn)行空冷。所有實(shí)驗(yàn)都將在熱處理爐上來(lái)完成。

2 690MPa級(jí)特厚調(diào)質(zhì)鋼板工藝與性能研究實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 力學(xué)性能

如圖1所示，其所表示的是當(dāng)調(diào)質(zhì)工藝不同時(shí)所對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度性能結(jié)果。從圖1來(lái)看，當(dāng)回火溫度一定時(shí)，淬火溫度為850℃實(shí)驗(yàn)材料在抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度上都要高于900℃。當(dāng)淬火溫度一定時(shí)，抗拉強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度將隨著回火溫度的升高而不斷降低。根據(jù)與相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，當(dāng)回火溫度達(dá)到650℃，屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度才能夠達(dá)到要求。

圖1 不同回火溫度條件下強(qiáng)度性能示意圖

圖2是在-40℃時(shí)不同調(diào)質(zhì)工藝所產(chǎn)生的沖擊韌度結(jié)果，由此能夠看出當(dāng)回火溫度一定時(shí)，850℃淬火所產(chǎn)生的韌度相較于900℃較高；而當(dāng)淬火溫度相同時(shí)隨著回火溫度的不斷提升沖擊韌度也在不斷改善，沖擊功則由40J上升到160J，滿足相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和要求，而且還擁有較大的富裕量。另外，根據(jù)變化的具體形式能夠判斷出來(lái)，當(dāng)選擇900℃淬火溫度調(diào)質(zhì)設(shè)備時(shí)將有更寬的高溫回火溫度范圍。

從上述分析結(jié)果能夠了解到，當(dāng)特厚鋼板的厚度達(dá)到100mm時(shí)，如果所采取的淬火溫度為900℃時(shí)，材料不僅具有較高的回火溫度范圍，而且還具有較好的淬透性。當(dāng)處于該淬火條件下，回火溫度達(dá)到650℃以后，材料所具有的力學(xué)性能能夠滿足ASTM這一標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 纖維組織分析

圖2 不同回火溫度條件下沖擊韌度示意圖

根據(jù)力學(xué)性能結(jié)果自身所呈現(xiàn)出來(lái)的變化規(guī)律，其與溶解行為、合金元素偏聚等方面存在十分緊密的關(guān)系。而以下則是對(duì)淬火溫度為900℃時(shí)調(diào)質(zhì)工藝開(kāi)展探索。根據(jù)實(shí)驗(yàn)所呈現(xiàn)出來(lái)的微觀組織變化趨勢(shì)顯示（如圖3所示），當(dāng)回火溫度在不斷升高時(shí)，馬氏體將會(huì)被分解，并從晶粒狀態(tài)變得細(xì)小。當(dāng)回火溫度為550℃時(shí)，大部分馬氏體都將分解成碳化物和α相，但在某一部分當(dāng)中還存在馬氏體，但是邊界變得較為模糊，所得到的回火索氏體相對(duì)較為粗大，而且由于馬氏體本身分解并不完全，那么材料強(qiáng)度依舊非常高。而當(dāng)回火溫度不斷升高以后，基體α相則會(huì)出現(xiàn)再結(jié)晶和恢復(fù)，此時(shí)晶粒形態(tài)趨向于等軸，晶界也相對(duì)較為清晰，從而能夠獲得更加細(xì)小的組織。而當(dāng)回火溫度為650℃時(shí)，此時(shí)馬氏體將會(huì)被完全分解，此時(shí)強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)非常明顯的下降。

從碳化物具體分布情況來(lái)看，如果回火溫度得以較大程度提升以后，碳化物在分布上呈現(xiàn)出球化彌散狀態(tài)。如果回火溫度為550℃，碳化物所呈現(xiàn)出來(lái)的排列形式為方向性和片層狀，這對(duì)于材料韌性性能來(lái)說(shuō)是非常不利的，再加上在此溫度范圍內(nèi)還存在Cr、Mn元富集和元素P偏聚情況，這將大大降低了晶界自身的斷裂強(qiáng)度，導(dǎo)致材料所具有的沖擊韌度相對(duì)較差。當(dāng)回火溫度為650℃時(shí)，當(dāng)V、Mo和Cr等元素溶入到滲碳體以后，那么將會(huì)對(duì)碳化物的聚集產(chǎn)生明顯的制約作用，而片層狀碳化物本身雖然能夠繼續(xù)實(shí)現(xiàn)球化，但是并沒(méi)有長(zhǎng)大的跡象，這便使其一直保持彌散分布狀態(tài)，對(duì)于改善實(shí)驗(yàn)材料自身沖擊韌度性能夠產(chǎn)生積極作用。

3 結(jié)語(yǔ)

圖3 不同回火溫度條件下顯微組織的具體情況

總之，為了促使特厚調(diào)質(zhì)鋼板具有更加良好的性能，需要對(duì)其進(jìn)行相關(guān)試驗(yàn)，以便于找出此類鋼板最佳制備工藝。因此就對(duì)690MPa級(jí)特厚調(diào)質(zhì)鋼板的性能和工藝進(jìn)行了研究，通過(guò)研究得到在制備特厚調(diào)質(zhì)鋼板時(shí)所選擇的條件為回火溫度650℃、淬火溫度900℃并在材料當(dāng)中摻入V、Mo和Cr等元素，經(jīng)過(guò)調(diào)質(zhì)處理以后所得到的材料具有良好的綜合性能，能夠達(dá)到使用標(biāo)準(zhǔn)和要求，從而最大程度發(fā)揮出其本身的功能。

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