690MPa級特厚調質鋼板工藝與性能研究與改進

史金柱

（山東鋼鐵集團日照有限公司，山東 日照 276800）

隨著經濟的高速發展，高強度特厚鋼材成為了人們所關注的重要材料。采用具有較高強度的鋼材對于節省用鋼量能夠產生積極作用。另外，高強鋼所受到的條件和要求相對較為苛刻，這使得人們在安全性上同樣有較為嚴格的要求，這也對鋼材制造提出了新的要求。

1 690MPa級特厚調質鋼板工藝與性能研究實驗步驟

為了能夠確保特厚鋼板經過調質以后依然具有良好的綜合性能，應當采用低碳合金化設計。以C-Mn固溶強化為基礎，再向其中添加Mo和Cr這兩種元素，以此來對板厚方向所具有的性能均勻性進行改善，同時再向其中摻入微量V元素，從而能夠得到經過調質處理所產生的析出強化效果，另外，鋼板當中所含有的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，從而符合經過調質以后在強韌性上的匹配。試驗材料250mm連鑄坯，1150℃軋制，終軋溫度900℃以上，成品板厚度100mm。

為了進一步了解組織性受到熱工藝處理所產生的影響，并得到較為理想的調質參數，實驗人員對回火和淬火溫度進行調節來開展調質實驗。對實驗材料進行調質實驗，淬火溫度選擇850℃和900℃，水作為淬火介質，鋼板加熱系數1.4，保溫時間10min；淬火工作完成以后，對其進行回火處理，選擇550℃、600℃以及650℃三個級別，鋼板加熱系數2.7，保溫30min,后進行空冷。所有實驗都將在熱處理爐上來完成。

2 690MPa級特厚調質鋼板工藝與性能研究實驗結果與分析

2.1 力學性能

如圖1所示，其所表示的是當調質工藝不同時所對應的強度性能結果。從圖1來看，當回火溫度一定時，淬火溫度為850℃實驗材料在抗拉強度和屈服強度上都要高于900℃。當淬火溫度一定時，抗拉強度和屈服強度將隨著回火溫度的升高而不斷降低。根據與相關標準數據進行對比，當回火溫度達到650℃，屈服強度和抗拉強度才能夠達到要求。

圖1 不同回火溫度條件下強度性能示意圖

圖2是在-40℃時不同調質工藝所產生的沖擊韌度結果，由此能夠看出當回火溫度一定時，850℃淬火所產生的韌度相較于900℃較高；而當淬火溫度相同時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，滿足相關標準和要求，而且還擁有較大的富裕量。另外，根據變化的具體形式能夠判斷出來，當選擇900℃淬火溫度調質設備時將有更寬的高溫回火溫度范圍。

從上述分析結果能夠了解到，當特厚鋼板的厚度達到100mm時，如果所采取的淬火溫度為900℃時，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。當處于該淬火條件下，回火溫度達到650℃以后，材料所具有的力學性能能夠滿足ASTM這一標準。

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

根據力學性能結果自身所呈現出來的變化規律，其與溶解行為、合金元素偏聚等方面存在十分緊密的關系。而以下則是對淬火溫度為900℃時調質工藝開展探索。根據實驗所呈現出來的微觀組織變化趨勢顯示（如圖3所示），當回火溫度在不斷升高時，馬氏體將會被分解，并從晶粒狀態變得細小。當回火溫度為550℃時，大部分馬氏體都將分解成碳化物和α相，但在某一部分當中還存在馬氏體，但是邊界變得較為模糊，所得到的回火索氏體相對較為粗大，而且由于馬氏體本身分解并不完全，那么材料強度依舊非常高。而當回火溫度不斷升高以后，基體α相則會出現再結晶和恢復，此時晶粒形態趨向于等軸，晶界也相對較為清晰，從而能夠獲得更加細小的組織。而當回火溫度為650℃時，此時馬氏體將會被完全分解，此時強度會出現非常明顯的下降。

從碳化物具體分布情況來看，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出球化彌散狀態。如果回火溫度為550℃，碳化物所呈現出來的排列形式為方向性和片層狀，這對于材料韌性性能來說是非常不利的，再加上在此溫度范圍內還存在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度，導致材料所具有的沖擊韌度相對較差。當回火溫度為650℃時，當V、Mo和Cr等元素溶入到滲碳體以后，那么將會對碳化物的聚集產生明顯的制約作用，而片層狀碳化物本身雖然能夠繼續實現球化，但是并沒有長大的跡象，這便使其一直保持彌散分布狀態，對于改善實驗材料自身沖擊韌度性能夠產生積極作用。

3 結語

圖3 不同回火溫度條件下顯微組織的具體情況

總之，為了促使特厚調質鋼板具有更加良好的性能，需要對其進行相關試驗，以便于找出此類鋼板最佳制備工藝。因此就對690MPa級特厚調質鋼板的性能和工藝進行了研究，通過研究得到在制備特厚調質鋼板時所選擇的條件為回火溫度650℃、淬火溫度900℃并在材料當中摻入V、Mo和Cr等元素，經過調質處理以后所得到的材料具有良好的綜合性能，能夠達到使用標準和要求，從而最大程度發揮出其本身的功能。

[1]章傳國,鄭磊,高珊等.690MPa級特厚調質鋼板工藝與性能試驗研究[J].熱加工工藝,2011,40(8):181-183.

[2]王曉剛.690MPa級大厚度調質高強鋼板組織性能研究[J].河北冶金,2012,(11):25-27.

[3]楊漢,楊浩,鎮凡等.690MPa級低焊接裂紋敏感性鋼板的成分工藝研究[C]//中國金屬學會低合金鋼分會學術年會,2012.

[4]任啟蒙,陳林.屈服強度690MPa級高韌性高強度鋼板的研究與開發[J].內蒙古科技大學學報,2017,36(1):19-21.