D01:10.13374.isml001053x2007.s2.063 第29卷增刊2 北京科技大学学报 Vol.29 SuppL 2 2007年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dec.2007 SPV490钢板直接淬火回火工艺的研究 陈银莉余伟苏岚蔡庆伍江卫华 北京科技大学治金工程研究院 摘要针对SPV490钢控轧后的直接淬火回火工艺进行研究.结果表明.采用再结晶区控轧后结合直接淬火回火工艺时， 实验钢的强度大幅度提高，但韧性下降：采用在奥氏体再结晶区变形44%.然后在未再结晶区变形的两阶段控轧工艺后结合 直接淬火回火工艺时.由于在细化晶粒的基础上增加晶粒内部变形带数量及位错密度.从而获得细小，均匀的组织.实验钢的 综合力学性能良好 关键词SPV490钢：直接淬火：回火 分类号TG113.26 直接淬火的实质是在热轧终了轧件处于奥氏体 600,640,680℃，回火保温时间40min. 组织时，通过急冷处理使轧件组织产生相变马氏体 金相试样经预磨、抛光后浸蚀.在NEOPHOT一 和贝氏体，细化晶粒，起到改善材质韧性的作用.相 21光学显微镜和S250MK3扫描电镜下观察其组 对再加热淬火(RQ)工艺，直接淬火工艺(DQ)省略 织；拉伸和冲击实验分别在CMT4105微机电子万 再加热奥氏体化过程，节约能源并简化了工艺.直 能试验机和JB一30B冲击试验机上进行. 接淬火后，钢板的淬硬性比传统再加热淬火工艺条 件下增大了1.4~15倍).生产实践证明，轧制后 2 实验结果与分析 直接淬火与传统的再加热淬火相比，能大大提高低 2.1控轧工艺对直接淬火后显微组织的影响 碳钢和低合金钢的强度，同时由于减少合金元素含 奥氏体再结晶区控轧的开轧温度为1120℃，终 量而降低了碳当量，改善了焊接性能，同时可提高钢 轧温度和开始淬火温度都为1100℃.奥氏体再结 的强韧配比3，因此，通过选择最佳组合的合金元 晶区控轧后直接在线淬火所获得的组织如图I(d) 素，充分发挥直接淬火十回火(DQT)工艺的潜力， 所示，为贝氏体十少量马氏体.再结晶区控轧的变 可以获得理想的钢板综合力学性能 形特点是，钢在变形的同时发生动态回复和不完全 SPV490钢是一种用于制造压力容器的低合金 动态再结晶，在轧制后或两道次之间发生静态回复 高强度结构用钢.本文研究控轧、直接淬火回火工 和静态再结晶.通过变形、再结晶反复交错进行奥 艺参数对SPV490钢显微组织和力学性能的影响. 氏体晶粒逐步细化，奥氏体晶界面积增大，为相变形 1 实验材料及方法 核提供更多的位置，从而在轧后直接淬火时获得细 小、均匀的淬火组织.为了达到完全再结晶，应保证 实验用钢的熔炼成分为：0.13%C,0.30%Si, 轧制温度在再结晶温度以上，而且要有足够的变形 1.40%Mn,0.010%P.0.002%S.0035%A10.05% 量. Cr,0.27%Ni,017%Mo,0.16%Cu,0.043%V. 由图1可以看出，在第一阶段控轧变形量较小 将锻成90mm×100mm×110mm的坯料加热 时，直接淬火后的组织粗细不均匀.这是因为变形 到1180℃.保温2h使其充分奥氏体化，然后分别采 量较小时.变形奥氏体无法发生完全再结晶.导致轧 用奥氏体再结晶区控制轧制和两阶段控制轧制，总 后在线淬火发生相变时的形核条件不一样.再结晶 变形量为78%.轧后直接在线淬火，然后进行回火. 晶粒相变后得到的贝氏体组织均匀、细小，而未再结 两阶段控轧时，第一阶段的控轧变形量分别为 晶晶粒相变后的组织就比较粗大，从而导致整个组 33%,44%,55%,第二阶段控轧的开始温度为 织的不均匀（如图1(d)所示）.随着第一阶段控轧变 930℃，直接淬火温度为850℃.回火温度分别为 形量增大，奥氏体晶粒发生完全再结晶，同时由于难 收稿日期：2007-10-09 溶的合金元素碳化物阻止再结晶晶粒的长大4，组 作者简介：陈银莉(1971一)，女，讲师，硕士 织变得较为均匀、细小，轧后在线淬火后获得均匀、SPV490 钢板直接淬火回火工艺的研究 陈银莉 余 伟 苏 岚 蔡庆伍 江卫华 北京科技大学冶金工程研究院 摘 要 针对 SPV490 钢控轧后的直接淬火回火工艺进行研究.结果表明, 采用再结晶区控轧后结合直接淬火回火工艺时, 实验钢的强度大幅度提高, 但韧性下降;采用在奥氏体再结晶区变形 44 %, 然后在未再结晶区变形的两阶段控轧工艺后结合 直接淬火回火工艺时, 由于在细化晶粒的基础上增加晶粒内部变形带数量及位错密度, 从而获得细小、均匀的组织, 实验钢的 综合力学性能良好. 关键词 SPV490 钢;直接淬火;回火 分类号 TG113.26 收稿日期:2007-10-09 作者简介:陈银莉( 1971—) , 女, 讲师, 硕士 直接淬火的实质是在热轧终了轧件处于奥氏体 组织时, 通过急冷处理使轧件组织产生相变马氏体 和贝氏体, 细化晶粒, 起到改善材质韧性的作用 .相 对再加热淬火( RQ) 工艺, 直接淬火工艺( DQ) 省略 再加热奥氏体化过程, 节约能源并简化了工艺.直 接淬火后, 钢板的淬硬性比传统再加热淬火工艺条 件下增大了 1.4 ～ 1.5 倍[ 1] .生产实践证明, 轧制后 直接淬火与传统的再加热淬火相比, 能大大提高低 碳钢和低合金钢的强度, 同时由于减少合金元素含 量而降低了碳当量, 改善了焊接性能, 同时可提高钢 的强韧配比[ 1-3] , 因此, 通过选择最佳组合的合金元 素, 充分发挥直接淬火 +回火( DQT ) 工艺的潜力, 可以获得理想的钢板综合力学性能 . SPV490 钢是一种用于制造压力容器的低合金 高强度结构用钢.本文研究控轧、直接淬火回火工 艺参数对 SPV490 钢显微组织和力学性能的影响. 1 实验材料及方法 实验用钢的熔炼成分为 :0.13 %C, 0.30 %Si, 1.40 %M n, 0.010 %P, 0.002 %S, 0.035 %Al, 0.05 % Cr, 0.27 %Ni, 0.17 %Mo, 0.16 %Cu, 0.043 %V . 将锻成 90 mm ×100 mm ×110 mm 的坯料加热 到1 180 ℃、保温2 h 使其充分奥氏体化, 然后分别采 用奥氏体再结晶区控制轧制和两阶段控制轧制, 总 变形量为 78 %, 轧后直接在线淬火, 然后进行回火 . 两阶段控轧时, 第一阶段的控轧变形量分别为 33 %, 44 %, 55 %, 第二阶 段控轧 的开始 温度 为 930 ℃, 直接淬火温度为 850 ℃.回火温度分别为 600, 640, 680 ℃, 回火保温时间 40 min . 金相试样经预磨 、抛光后浸蚀, 在 NEOPHOT - 21 光学显微镜和 S250MK3 扫描电镜下观察其组 织 ;拉伸和冲击实验分别在 CMT4105 微机电子万 能试验机和 JB-30B 冲击试验机上进行. 2 实验结果与分析 2.1 控轧工艺对直接淬火后显微组织的影响 奥氏体再结晶区控轧的开轧温度为 1120 ℃, 终 轧温度和开始淬火温度都为 1 100 ℃.奥氏体再结 晶区控轧后直接在线淬火所获得的组织如图 1( a) 所示, 为贝氏体 +少量马氏体.再结晶区控轧的变 形特点是, 钢在变形的同时发生动态回复和不完全 动态再结晶, 在轧制后或两道次之间发生静态回复 和静态再结晶.通过变形 、再结晶反复交错进行奥 氏体晶粒逐步细化, 奥氏体晶界面积增大, 为相变形 核提供更多的位置, 从而在轧后直接淬火时获得细 小 、均匀的淬火组织.为了达到完全再结晶, 应保证 轧制温度在再结晶温度以上, 而且要有足够的变形 量 . 由图 1 可以看出, 在第一阶段控轧变形量较小 时,直接淬火后的组织粗细不均匀.这是因为变形 量较小时, 变形奥氏体无法发生完全再结晶, 导致轧 后在线淬火发生相变时的形核条件不一样 .再结晶 晶粒相变后得到的贝氏体组织均匀、细小, 而未再结 晶晶粒相变后的组织就比较粗大, 从而导致整个组 织的不均匀( 如图 1( d) 所示) .随着第一阶段控轧变 形量增大, 奥氏体晶粒发生完全再结晶, 同时由于难 溶的合金元素碳化物阻止再结晶晶粒的长大[ 4] , 组 织变得较为均匀、细小, 轧后在线淬火后获得均匀、 第 29 卷 增刊 2 2007 年 12 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol.29 Suppl.2 Dec.2007 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2007.s2.063