工藝條件對超低碳貝氏體鋼板組織與強(qiáng)度的影響(侯華興)

1、鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center侯華興侯華興鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center1前言超低碳貝氏體鋼是近年來國內(nèi)外研究和應(yīng)用非常廣泛的一種新型高強(qiáng)度鋼材。很多學(xué)者對其進(jìn)行了深入的研究。本文選擇了一種含有Mn、Cu、Ni、Mo、Nb、B等化學(xué)元素的超低碳貝氏體鋼，對其在不同工藝條件下的組織特征和強(qiáng)度進(jìn)行了研究。采用一種成分的鋼坯通過不同的軋制工藝制度和

2、軋后的控制冷卻工藝、回火工藝，最終獲得不同的性能組合，實現(xiàn)了鋼種的柔性化設(shè)計，便于組織生產(chǎn)，為經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)不同強(qiáng)度級別的鋼板以滿足用戶的不同需求提供了一條新途徑。在鞍鋼厚板廠采用控軋控冷或+回火方法生產(chǎn)了厚度達(dá)50mm的屈服強(qiáng)度在500690N/mm2級別的鋼板，從而取代了原來采用再加熱淬火+回火方法生產(chǎn)的同等強(qiáng)度級別的焊接高強(qiáng)度鋼種。鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center2實驗方法實驗方法2.1 實驗室研究所采用試驗鋼的化學(xué)成分中C約0.030%（Wt%）,并含有少量Cu、N

3、i、Mo、Nb、B等。在180噸轉(zhuǎn)爐進(jìn)行冶煉，經(jīng)過連鑄成230mm厚度的鋼坯，然后采用TMCP+RPC技術(shù)在實驗室進(jìn)行了軋制試驗并進(jìn)行了金相組織觀察。以探索不同工藝條件下，該成分鋼板的性能隨工藝條件的變化規(guī)律，優(yōu)化生產(chǎn)工藝。 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center2.2 工業(yè)試驗鋼TMCP和回火工藝制度在鞍鋼厚板廠采用TMCP+RPC技術(shù)，在具有8000噸軋制力的4300mm厚板軋機(jī)上，將連鑄坯軋制成20mm厚板。不同試驗序號的試驗鋼采用的軋制工藝相同，控制終止冷卻溫度在33

4、0700之間，平均冷卻速度大約在6/S22/S之間。在終軋至層流冷卻開始期間，進(jìn)行一定時間的弛豫控制，以便獲得細(xì)化的組織。然后分別在500680溫度區(qū)間進(jìn)行為期一個小時的回火處理。 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center3實驗結(jié)果與討論3.1 鋼板工藝、組織與強(qiáng)度關(guān)系的實驗室研究結(jié)果編號加熱溫度冷速/S冷卻方式Rp0.2N/mm2RmN/mm2A%Z%Rp0.2/Rm1#10502空冷5356902375.50.77532#11502空冷5957351971.50.80953

5、#115020水冷70580516.5750.87584#115040水冷87094016.575.50.9255實驗室軋制工藝參數(shù)及鋼板性能鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center屈強(qiáng)比隨冷卻速度的變化 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center實驗室軋制鋼板金相組織 500a）加熱溫度1050，軋后空冷 b）加熱溫度1150，軋后空冷a）組織為準(zhǔn)多邊形鐵素體為

6、主，少量粒貝，其島細(xì)小。 b）組織為為粒狀貝氏體,島狀相粗大,形狀不規(guī)則。鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Centerc）加熱溫度1150，冷卻速度20/S d）加熱溫度1150，冷卻速度40/Sc）組織主要為長條狀粒狀貝氏體和部分板條狀貝氏體束的混合組織，原始奧氏體晶粒被壓扁，晶界顯示明顯。晶粒內(nèi)不規(guī)則條狀或塊狀粒貝沿不同方向分布，粒貝團(tuán)內(nèi)有殘余奧氏體小島，尺寸細(xì)小，分布混亂，有的成串。板條貝氏體束分布在交叉混亂分布的粒貝之間，板條束內(nèi)板條尺寸較寬，由殘余奧氏體小島勾畫出的板條邊

7、界不太平直。d）組織主要為板條狀貝氏體組織和少量粒狀貝氏體，板條平直。鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center3.2 不同終止冷卻溫度對應(yīng)的組不同終止冷卻溫度對應(yīng)的組織與性能織與性能在金相顯微鏡下觀察工業(yè)試制鋼板的組織差別。鋼板組織主要由粒狀貝氏體、板條貝氏體、針狀鐵素體等類型的組織構(gòu)成。終止冷卻溫度在550以上時，鋼板組織以粒狀貝氏體為主，同時有一定比例的板條貝氏體，但是板條比較寬大，長度也較長，邊界不太平直。隨著終止冷卻溫度的降低，組織中板條貝氏體比例越來越大，板條逐漸變窄

8、變短，邊界平直。到終止冷卻溫度為330時，組織基本是板條貝氏體，有少量針狀鐵素體，有個別形狀不規(guī)則的小塊的粒狀貝氏體存在，貝氏體板條束細(xì)小，相互交叉，方向性強(qiáng)。 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center冷卻終止溫度330鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center冷卻終止溫度對軋態(tài)屈服強(qiáng)度的影響 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron

9、 & Steel Group Corporation Technology Center冷卻終止溫度對軋態(tài)抗拉強(qiáng)度的影響 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center冷卻終止溫度對軋態(tài)屈強(qiáng)比的影響鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center3.3 不同終止冷卻溫度的鋼板回火后組織性能的變化冷卻終止溫度：330 回火溫度：680鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)

10、中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center冷卻終止溫度：330；回火溫度：640鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center不同冷卻終止溫度鋼板回火后屈服強(qiáng)度的變化 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center不同冷卻終止溫度鋼板回火后抗拉強(qiáng)度的變化鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心A

11、nshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center不同冷卻終止溫度鋼板回火后屈強(qiáng)比的變化鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center回火過程鋼中Nb的析出物數(shù)量及形態(tài)變化 鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center不同狀態(tài)鋼中析出物形態(tài)及分布 a）控軋控冷態(tài)，10000c）60050min回火，6000鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心鞍山鋼鐵集團(tuán)公司技術(shù)中心Anshan Iron & Steel Group Corporation Technology Center4結(jié)論結(jié)論4.1 在本文的試驗條件下，加熱溫度對該鋼的最終組織和強(qiáng)度有明顯影響；4.2 隨著冷速的提高和終止冷卻溫度的降低，該鋼種的軋態(tài)和回火態(tài)的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和屈強(qiáng)比上升； 4.3 經(jīng)過回火可使屈強(qiáng)比較軋態(tài)有明顯提高，但是屈強(qiáng)比隨回火溫度變化不大；