淺談配分過程對熱軋直接淬火配分鋼拉伸性能及沖擊韌性的影響

唐勇 湯嘉 劉冰

摘 要：近年來，淬火配分工藝水平不斷提高，將先進工藝應用于熱軋直接淬火配分鋼，這不僅能夠增強鋼拉伸效果，而且還能提高其沖擊韌性，這有利于提高先進工藝應用率，同時，還能擴大配分鋼的應用范圍。本文通過實驗分析的方式展開探究，以此了解配分過程等溫配分鋼性能變化情況。

關鍵詞：熱軋直接淬火配分鋼；拉伸性能；韌性

前言：目前，專業學者對高強鋼提出了較高關注度，將先進的淬火配分工藝應用于高強鋼生產活動中來，使其通過淬火處理得到馬氏體，并在適合溫度下完成等溫處理任務，最終生成馬氏體加殘余奧氏體。本文所介紹的熱軋直接淬火配分工藝是在原有研究理論的基礎上產生的，現今應用于熱軋板研究，以此提升鋼拉伸性能和力學效果。由此可見，該論題具有探究必要性，能為相關生產活動提供借鑒。

1實驗準備

1.1基本材料

實驗過程選用化學成分主要為C、Si、Mn、Ti、AL、Cu、Cr、Ni、Mo、Nb的鋼材料，即在原有TRIP型成分中加入新元素——Ti，所添加的元素具有良好的融合效果，其與氮元素反應能夠產生氮化鈦和鋼，其中，Ti質量分數小于等于0.025%時，Ti的活躍度較弱，參與作用不顯著，適當增加W為0.15%，能夠生成定量的碳化鈦，此時少量Ti會在基體中固溶，借此分析實驗鋼的力學性能。

實驗材料準備完成后，準備實驗設備，本次實驗應用到的設備主要為全自動相變儀，借助該設備完成內在化學成分的溫度測量，總結實驗鋼經冶煉處理后形成的鑄錠以及鍛造后形成的鍛坯，接下來將取得的特定規格的鍛坯進行高溫處理，溫度調節至1250攝氏度，然后保溫時間為兩小時，之后對其進行重復次軋，使厚度達到37mm，溫度降低至910攝氏度時，仍對其重復次軋，次數主要為三次，使厚度達到14mm，溫度到達925攝氏度時，對其進行冷卻處理，冷卻速度為51——71℃/s，冷卻溫度到375攝氏度左右。最后實驗鋼分別置于溫度為410攝氏度的空氣電阻爐中，等溫配分的時間不相一致，分別為6分鐘和16分鐘，待各自時間到達后，然后空冷到室溫，這一過程所謂的熱軋動態配分工藝[1]。

1.2實驗方法

實驗過程中應用到的方法主要有膨脹法，應用拉伸試驗機完成實驗鋼的溫度和拉伸性能測試。-21攝氏度和-38攝氏度這兩種條件下的沖擊韌性，處理過程即切割、研磨、拋光、腐蝕，其中，腐蝕液體為硝酸酒精，濃度為4.2%。接下來應用發射電子探針顯微分析儀了解二次電子形貌，并對其進行成分探究和結構分析，應用X射線衍射儀測定平均碳含量，以及剩余奧氏體含量。在此期間，應用達到的方法主要引進于國外，先進方法能夠提高含量分析結果的準確性。

2實驗結果

2.1結果介紹

上述腐蝕液體選為4.2%的硝酸酒精，此時實驗鋼形貌主要為板條馬氏體，等問配分時間到達后，此時形貌特征最為明顯，其中，配分時間為16分鐘的形貌更加明顯，這主要是因為等溫配分時間較久，在時間允許的情況下，供碳原子會自由、充分擴散，同時，還能自由聚集，進而會充分腐蝕，擴大腐蝕面積，最終順利、完整的脫離出馬氏體板條。由于馬氏體板條極易出現位置移動現象，再加上，板條間的晶界會被無序分解，進而會發生合并行為，出現板條寬化現象。

分析實驗鋼得到的電子像信息，從中能夠看出，馬氏體板條結構能夠不斷細分，無論哪種試樣形式，均未見碳化物，從另一個角度來講，等溫配分16分鐘的馬氏體未出現回火分解現象，主要是因為配分過程中添加適量的Si元素，能夠起到滲碳體制約作用，進而碳能夠在鋼中以特點形態存在，這也是碳自由移動、擴散的基本條件。等溫配分16分鐘后，馬氏體板條會出現不同程度的浮動現象，主要是因為內部剩余大量奧氏體，由此可知，這一條件下的奧氏體明顯多于空冷動態配分試驗得到的奧氏體，再加上實驗鋼較厚，其組織均勻效果較差，馬氏體組織最為明顯，在此期間，貝氏體組織顯而易見，貝氏體特征最為明顯，它的形成條件主要為：配分過程提供的冷卻速度較慢，進而會出現奧氏體。奧氏體穩定后能夠大量存在于馬氏體板條間，存在狀態主要為薄膜狀，其中，板條寬度在210——410nm之間，奧氏體薄膜寬度在51——145nm之間，之所以奧氏體穩定性不被破壞，主要是因為碳化物發揮了重要的抑制作用。

2.2結果討論

實驗鋼屈服強度在665MPa——1115MPa之間，抗拉強度在1085MPa——1450MPa之間，屈強比為0.65——0.78，實驗鋼延伸率為16.5%——26.5%，強塑積超過20050MPa%，個別實驗鋼強塑積超過28500MPa%。部分實驗鋼因厚板溫度冷卻時間不同，影響內部溫度和外部溫度的一致性，中心組織明顯變化，進而屈服強度會相應降低。等溫配分時間保持16分鐘，實驗鋼的強度會大大增加，并且延伸率明顯優越于等溫配分時間保持6分鐘的實驗鋼。結束實驗后，實驗鋼碳含量為1.04%——0.36%，剩余奧氏體含量為15%——27%，對比可知，碳含量相對較低，剩余奧氏體含量相對較高，主要是因為后者的碳元素分布效果更加均勻。實驗鋼周圍有較多的沖擊斷口形貌、穿晶解理脆性斷裂形貌，配分時間為16分鐘左右的形貌特征變化情況不是十分明顯[2]。

結論：綜上所述，配分過程應用熱軋直接淬火配分工藝，能夠增強配分鋼的拉伸性能，并且抵御沖擊的水平也會相應提高，具有良好的沖擊韌性。通過實驗鋼分析的方式探究熱軋直接淬火配分的合理性和實用性，能夠增強論文說服力。這有利于提高熱軋直接淬火配分工藝的應用范圍，確保該工藝作用下的高強鋼被大量應用，取得良好的應用效果。

參考文獻：

[1]李志偉，歐陽澤宇，李雪鋒.配分過程對熱軋直接淬火配分鋼拉伸性能及沖擊韌性的影響[J].材料與冶金學報，2016，15（03）：214-219+224.

[2]李云杰，劉洺甫，胡虹玲.非等溫碳分配條件下的熱軋DQ&P工藝研究[J].軋鋼，2015，32（02）：13-17.

作者簡介：

唐勇（1995-），男，遼寧鐵嶺人，漢族，遼寧科技學院冶金工程學院材料成型及控制工程專業學生.

劉冰（1986-），通訊作者，女，遼寧本溪人，滿族，遼寧科技學院冶金工程學院講師，碩士，主要從事先進高強鋼生產工藝優化及性能控制.