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[摘 要]如何低成本生產高质量产品一直是生产技术研究的方向。由于各钢厂对正火钢板成分的控制，传统正火空冷处理后的钢板强度常偏下限。正火控制冷却工艺研究旨在正火后增加水冷工序，控制钢板冷却过程，达到细化晶粒，有效改善钢板综合性能的目的。本文分析了正火控冷工艺中不同控冷速率及终冷温度对Q370R钢板性能、组织的影响。
[关键词]正火 控冷 Q370R 性能 组织
中图分类号：TM513 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0398-01
1 前言
正火热处理工艺是改善钢板组织，提高钢板韧性及使用性能的重要工艺手段。常规的正火热处理工艺，加热后采用冷床空冷的方式，会导致相变温度提高，铁素体晶粒长大，钢板的屈服强度、抗拉强度大幅降低[1]。特别是铌微合金化钢在正火及空冷过程中，还会因铌的碳氮化物的长大，降低其沉淀强化的效果，导致屈服强度降低。
正火钢板市场竞争日趋激烈，目前舞钢、湘钢、首秦、济钢等多家企业先后开发应用正火后常化水冷工艺，降低正火板合金成本，提高正火钢板的强度性能指标，优化钢板的综合性能。本文通过实验数据，验证分析正火控冷工艺生产Q370R钢板的强化机理。
2 实验材料及实验方法
实验钢板为50mm×2500mm×L的Q370R，采用规格为250mm×1820mm×2530mm连铸坯轧制，钢板的化学成分要求见表1。
其主要的力学性能要求见表2。
钢坯加热至1200℃，轧制中间坯厚度为110mm，终轧温度控制在840℃左右，轧后开冷温度770℃，终冷660℃，冷速6℃/S。将钢板按照890℃，保温30min正火，采用不同终冷温度进行水冷。经上述工艺处理后，根据GB713-2008标准进行拉力、-20℃冲击试验。
3 实验结果及讨论
3.1 不同工艺参数对Q370R力学性能的影响
钢板在控轧控冷过程中产生大量残余应力[2]，有利于提高钢板强度，经过正火处理，组织完全奥氏体化，再重新结晶转变，大大减少了组织中位错，钢板的屈服强度、抗拉强度下降50-70MPa，钢板的低温冲击功改善明显，见表三。正火后快速冷却，细化钢板晶粒大小，能有效提高钢板的强度。当终冷温度大于700℃时，钢板性能与正火空冷的性能变化不大；当终冷温度在630℃至670℃时，钢板的屈服强度、抗拉强度比正火空冷的高20-60MPa，冲击较理想；当终冷温度小于600℃时，钢板的屈服强度、抗拉强度比正火空冷的高70-100MPa，但是延伸率、冲击急剧下降。
由于钢板正火后立即水冷，在辊道速度一定前提下，钢板水冷时间固定，钢板的终冷温度决定了钢板的冷速，冷速直接影响了钢板组织转变。实验证明当正火后冷速小于4.5℃/S时，对钢板的性能基本没什么影响；当钢板冷速在6-8℃/S，钢板的屈服强度、抗拉强度提升明显，屈服强度提高数值要比抗拉强度提高数值稍大，延伸率、冲击稍有下降，综合性能较理想；当钢板冷速超过10℃/S时，钢板的屈服强度、抗拉强度提升较大，但是韧性变得很差。
3.2 不同工艺状态的Q370R的金相组织
亚共析钢奥氏体化在冷却过程中的转变根据冷速的大小，可发生珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变。冷速较小时，主要是珠光体转变，组织主要是先共析铁素体（Ar3至Ar1转变）和珠光体，且珠光体呈规则的带状分布，如图（a）；当冷速超过一定时，组织转变过程中晶粒的增长得到抑制，细化了晶粒，如图（b），钢板的强度、韧性都得到改善；进一步增大正火后冷速，在共析转变过程中，C原子还未来得及向珠光体带规则迁移完，在铁素体周围析出，将铁素体分割为细小组织，如图（c），钢板的强度得到提高，同时由于C原子的不规则析出，降低了钢板的韧性；当冷速进一步增大，发生了少量贝氏体转变，组织主要是铁素体、珠光体和少量的贝氏体，贝氏体是一种高碳、高合金硬相，对冲击韧性有不利影响，钢板的强度得到较大提高，冲击、延伸率指标恶化，如图（d），钢板表面冷速加大，出现约有1-2mm的脱碳层，出现贝氏体组织。
4 结论
（1）钢板正火后水冷，控制冷却过程，能细化钢板晶粒，有效改善钢板的综合性能。
（2）钢板正火水冷后温度在630℃至670℃时，能获得较理想额性能，终冷温度大于700℃时性能变化不大，终冷稳定低于600℃时，钢板韧性恶化厉害。
参考文献
[1] 何春雨.中厚板正火控制冷却系统的设计与应用[J].金属热处理，2008，07.
[2] 刘永铨.钢的热处理[M].冶金工业出版社，1987，05.
[3] 车金峰等.低温压力容器用09MnNiDR钢板低温冲击韧性不合原因分析及改进措施[J].宽厚板.2008.09.
[关键词]正火 控冷 Q370R 性能 组织
中图分类号：TM513 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2015）31-0398-01
1 前言
正火热处理工艺是改善钢板组织，提高钢板韧性及使用性能的重要工艺手段。常规的正火热处理工艺，加热后采用冷床空冷的方式，会导致相变温度提高，铁素体晶粒长大，钢板的屈服强度、抗拉强度大幅降低[1]。特别是铌微合金化钢在正火及空冷过程中，还会因铌的碳氮化物的长大，降低其沉淀强化的效果，导致屈服强度降低。
正火钢板市场竞争日趋激烈，目前舞钢、湘钢、首秦、济钢等多家企业先后开发应用正火后常化水冷工艺，降低正火板合金成本，提高正火钢板的强度性能指标，优化钢板的综合性能。本文通过实验数据，验证分析正火控冷工艺生产Q370R钢板的强化机理。
2 实验材料及实验方法
实验钢板为50mm×2500mm×L的Q370R，采用规格为250mm×1820mm×2530mm连铸坯轧制，钢板的化学成分要求见表1。
其主要的力学性能要求见表2。
钢坯加热至1200℃，轧制中间坯厚度为110mm，终轧温度控制在840℃左右，轧后开冷温度770℃，终冷660℃，冷速6℃/S。将钢板按照890℃，保温30min正火，采用不同终冷温度进行水冷。经上述工艺处理后，根据GB713-2008标准进行拉力、-20℃冲击试验。
3 实验结果及讨论
3.1 不同工艺参数对Q370R力学性能的影响
钢板在控轧控冷过程中产生大量残余应力[2]，有利于提高钢板强度，经过正火处理，组织完全奥氏体化，再重新结晶转变，大大减少了组织中位错，钢板的屈服强度、抗拉强度下降50-70MPa，钢板的低温冲击功改善明显，见表三。正火后快速冷却，细化钢板晶粒大小，能有效提高钢板的强度。当终冷温度大于700℃时，钢板性能与正火空冷的性能变化不大；当终冷温度在630℃至670℃时，钢板的屈服强度、抗拉强度比正火空冷的高20-60MPa，冲击较理想；当终冷温度小于600℃时，钢板的屈服强度、抗拉强度比正火空冷的高70-100MPa，但是延伸率、冲击急剧下降。
由于钢板正火后立即水冷，在辊道速度一定前提下，钢板水冷时间固定，钢板的终冷温度决定了钢板的冷速，冷速直接影响了钢板组织转变。实验证明当正火后冷速小于4.5℃/S时，对钢板的性能基本没什么影响；当钢板冷速在6-8℃/S，钢板的屈服强度、抗拉强度提升明显，屈服强度提高数值要比抗拉强度提高数值稍大，延伸率、冲击稍有下降，综合性能较理想；当钢板冷速超过10℃/S时，钢板的屈服强度、抗拉强度提升较大，但是韧性变得很差。
3.2 不同工艺状态的Q370R的金相组织
亚共析钢奥氏体化在冷却过程中的转变根据冷速的大小，可发生珠光体转变、贝氏体转变、马氏体转变。冷速较小时，主要是珠光体转变，组织主要是先共析铁素体（Ar3至Ar1转变）和珠光体，且珠光体呈规则的带状分布，如图（a）；当冷速超过一定时，组织转变过程中晶粒的增长得到抑制，细化了晶粒，如图（b），钢板的强度、韧性都得到改善；进一步增大正火后冷速，在共析转变过程中，C原子还未来得及向珠光体带规则迁移完，在铁素体周围析出，将铁素体分割为细小组织，如图（c），钢板的强度得到提高，同时由于C原子的不规则析出，降低了钢板的韧性；当冷速进一步增大，发生了少量贝氏体转变，组织主要是铁素体、珠光体和少量的贝氏体，贝氏体是一种高碳、高合金硬相，对冲击韧性有不利影响，钢板的强度得到较大提高，冲击、延伸率指标恶化，如图（d），钢板表面冷速加大，出现约有1-2mm的脱碳层，出现贝氏体组织。
4 结论
（1）钢板正火后水冷，控制冷却过程，能细化钢板晶粒，有效改善钢板的综合性能。
（2）钢板正火水冷后温度在630℃至670℃时，能获得较理想额性能，终冷温度大于700℃时性能变化不大，终冷稳定低于600℃时，钢板韧性恶化厉害。
参考文献
[1] 何春雨.中厚板正火控制冷却系统的设计与应用[J].金属热处理，2008，07.
[2] 刘永铨.钢的热处理[M].冶金工业出版社，1987，05.
[3] 车金峰等.低温压力容器用09MnNiDR钢板低温冲击韧性不合原因分析及改进措施[J].宽厚板.2008.09.