690MPa级特厚调质钢板工艺与性能研究与改进

史金柱

（山东钢铁集团日照有限公司，山东 日照 276800）

随着经济的高速发展，高强度特厚钢材成为了人们所关注的重要材料。采用具有较高强度的钢材对于节省用钢量能够产生积极作用。另外，高强钢所受到的条件和要求相对较为苛刻，这使得人们在安全性上同样有较为严格的要求，这也对钢材制造提出了新的要求。

1 690MPa级特厚调质钢板工艺与性能研究实验步骤

为了能够确保特厚钢板经过调质以后依然具有良好的综合性能，应当采用低碳合金化设计。以C-Mn固溶强化为基础，再向其中添加Mo和Cr这两种元素，以此来对板厚方向所具有的性能均匀性进行改善，同时再向其中掺入微量V元素，从而能够得到经过调质处理所产生的析出强化效果，另外，钢板当中所含有的Mo元素还能够在一定程度上使钢板自身回火脆性得以改善，从而符合经过调质以后在强韧性上的匹配。试验材料250mm连铸坯，1150℃轧制，终轧温度900℃以上，成品板厚度100mm。

为了进一步了解组织性受到热工艺处理所产生的影响，并得到较为理想的调质参数，实验人员对回火和淬火温度进行调节来开展调质实验。对实验材料进行调质实验，淬火温度选择850℃和900℃，水作为淬火介质，钢板加热系数1.4，保温时间10min；淬火工作完成以后，对其进行回火处理，选择550℃、600℃以及650℃三个级别，钢板加热系数2.7，保温30min,后进行空冷。所有实验都将在热处理炉上来完成。

2 690MPa级特厚调质钢板工艺与性能研究实验结果与分析

2.1 力学性能

如图1所示，其所表示的是当调质工艺不同时所对应的强度性能结果。从图1来看，当回火温度一定时，淬火温度为850℃实验材料在抗拉强度和屈服强度上都要高于900℃。当淬火温度一定时，抗拉强度和屈服强度将随着回火温度的升高而不断降低。根据与相关标准数据进行对比，当回火温度达到650℃，屈服强度和抗拉强度才能够达到要求。

图1 不同回火温度条件下强度性能示意图

图2是在-40℃时不同调质工艺所产生的冲击韧度结果，由此能够看出当回火温度一定时，850℃淬火所产生的韧度相较于900℃较高；而当淬火温度相同时随着回火温度的不断提升冲击韧度也在不断改善，冲击功则由40J上升到160J，满足相关标准和要求，而且还拥有较大的富裕量。另外，根据变化的具体形式能够判断出来，当选择900℃淬火温度调质设备时将有更宽的高温回火温度范围。

从上述分析结果能够了解到，当特厚钢板的厚度达到100mm时，如果所采取的淬火温度为900℃时，材料不仅具有较高的回火温度范围，而且还具有较好的淬透性。当处于该淬火条件下，回火温度达到650℃以后，材料所具有的力学性能能够满足ASTM这一标准。

2.2 纤维组织分析

图2 不同回火温度条件下冲击韧度示意图

根据力学性能结果自身所呈现出来的变化规律，其与溶解行为、合金元素偏聚等方面存在十分紧密的关系。而以下则是对淬火温度为900℃时调质工艺开展探索。根据实验所呈现出来的微观组织变化趋势显示（如图3所示），当回火温度在不断升高时，马氏体将会被分解，并从晶粒状态变得细小。当回火温度为550℃时，大部分马氏体都将分解成碳化物和α相，但在某一部分当中还存在马氏体，但是边界变得较为模糊，所得到的回火索氏体相对较为粗大，而且由于马氏体本身分解并不完全，那么材料强度依旧非常高。而当回火温度不断升高以后，基体α相则会出现再结晶和恢复，此时晶粒形态趋向于等轴，晶界也相对较为清晰，从而能够获得更加细小的组织。而当回火温度为650℃时，此时马氏体将会被完全分解，此时强度会出现非常明显的下降。

从碳化物具体分布情况来看，如果回火温度得以较大程度提升以后，碳化物在分布上呈现出球化弥散状态。如果回火温度为550℃，碳化物所呈现出来的排列形式为方向性和片层状，这对于材料韧性性能来说是非常不利的，再加上在此温度范围内还存在Cr、Mn元富集和元素P偏聚情况，这将大大降低了晶界自身的断裂强度，导致材料所具有的冲击韧度相对较差。当回火温度为650℃时，当V、Mo和Cr等元素溶入到渗碳体以后，那么将会对碳化物的聚集产生明显的制约作用，而片层状碳化物本身虽然能够继续实现球化，但是并没有长大的迹象，这便使其一直保持弥散分布状态，对于改善实验材料自身冲击韧度性能够产生积极作用。

3 结语

图3 不同回火温度条件下显微组织的具体情况

总之，为了促使特厚调质钢板具有更加良好的性能，需要对其进行相关试验，以便于找出此类钢板最佳制备工艺。因此就对690MPa级特厚调质钢板的性能和工艺进行了研究，通过研究得到在制备特厚调质钢板时所选择的条件为回火温度650℃、淬火温度900℃并在材料当中掺入V、Mo和Cr等元素，经过调质处理以后所得到的材料具有良好的综合性能，能够达到使用标准和要求，从而最大程度发挥出其本身的功能。

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