趙喜偉 李 崢
(河鋼集團舞鋼公司)
摘 要 對于調質高強鋼，越厚的鋼板在熱處理生產時的難度越大。通過 260 mm 特厚 EH460 鋼板的熱處理試驗，對比分析不同熱處理工藝生產鋼板的力學性能及微觀組織，從而確定高溫淬火 + 臨界溫度淬火 + 回火的熱處理工藝。采用新熱處理工藝生產的鋼板綜合性能良好且性能均勻，不同厚度位置都具有較高的強度及沖擊韌性。
關鍵詞 大厚度 調質高強鋼 熱處理工藝 兩次淬火
0 前言
隨著科學技術的進步，世界各國都加大了對海洋資源的開發力度，海上工程設備趨于大型化。在海洋工程用鋼板厚度增加的同時，性能要求越來越高，特別是特厚、超厚鋼板的生產難度不斷加大。盡管我國為了滿足海洋開發的需求，不斷升級海洋工程裝備、增加海洋工程裝備用鋼的研發投入，但是大型設備關鍵部件制造用大厚度調質高強鋼仍然主要依賴進口，亟待國內鋼廠開發出替代進口的特厚鋼板［1］，260 mm 厚度海洋工程用EH460 鋼板既屬于此類鋼板。根據客戶要求，強度指標不能隨厚度增加而降低，為了保證鋼板性能，本文對 260 mm 厚度 EH460 鋼板的熱處理工藝展開試驗研究，以期解決此類特厚鋼板的生產難題。
1 成分設計
特厚鋼板的心部組織及性能控制難度大，合理的化學成分是保證組織和性能的關鍵因素之 一［2，3］。根據以前生產大厚度 EH460 鋼板的經驗，設計了表 1 所示的 260 mm 大厚度 EH460 鋼板化學成分，添加了 Mo、V、Nb 等強碳化物形成元素，提高大厚度鋼板的強度和淬透性，同時起到沉淀強化和細晶強化的作用［4，5］。
2 熱處理工藝試驗及性能、組織檢驗
2． 1 高溫淬火 + 回火
試驗鋼按照表1中的化學成分要求冶煉，在鑄錠、軋制完成后堆垛緩冷 48 h。根據以前相近成分鋼板的生產經驗，對 P19C031381 試驗批號鋼板先進行高溫淬火 + 回火熱處理，力學性能檢驗結果如表 2 所示。從表中可以看出，抗拉強度符合 EH460 標準要求，但沖擊性能較差。從圖 1所示不同板厚位置金相組織形貌看，試驗鋼板經過高溫淬火 + 回火熱處理后，微觀組織主要是粒狀貝氏體。
2． 2 兩次淬火 + 回火
對 P19C031382 批號鋼板進行高溫淬火 + 臨界溫度淬火 + 回火熱處理，即兩次淬火工藝試驗，力學性能檢驗結果見表 3，兩次淬火 + 回火處理狀態鋼板的沖擊性能比只進行高溫淬火 + 回火處理鋼板有較大的提高，增加臨界淬火能夠大幅度提高大厚度鋼板的沖擊性能［6］。而經過高溫淬火 + 臨界溫度淬火 + 回火熱處理后，鋼板微觀組織為兩相區混合組織，即針狀鐵素體 + 少量貝氏體，如圖 2 所示。
3 分析討論
由于受壓縮比和軋制力傳遞能力的限制，大厚度鋼板心部的晶粒細化程度不夠，淬火時大厚度鋼板心部冷卻速率較小，致使鋼板心部的晶粒比較粗大，相同部位的沖擊性能穩定性差; 在冷卻過程中大厚度鋼板表面到心部不同位置的冷卻速率有較大差異，導致鋼板厚度方向組織和性能產生較大的差異。因此，鋼板熱處理后不同厚度位置的性能存在較大差異［7］。
260 mm 厚度 EH460 鋼板只經過高溫淬火 +回火熱處理后，板厚 1 /2 位置的強度比 1 /4 位置高出 30 MPa 左右，微觀組織主要是一種粒狀貝氏體，這種組織沖擊性能特別差，鋼板厚度 1 /2 位置和 1 /4 位置的平均沖擊功只有 32 J; 而經過高溫淬火 + 臨界溫度淬火 + 回火熱處理后，鋼板不同位置的強度均勻性得到顯著提高，鋼板厚度 1 /4和 1 /2 位置的強度基本相同，而且沖擊韌性也有明顯提高，通過金相顯微鏡可以看到，鋼板微觀組織主要是針狀鐵素體 + 少量貝氏體。
4 結論
( 1) 對于 260 mm 特厚鋼板 EH460，采用常規的高溫淬火 + 回火熱處理工藝，所生產鋼板心部位置很難得到理想的組織和性能，鋼板厚度方向的力學性能差別也比較大。
( 2) 采用高溫淬火 + 臨界溫度淬火 + 回火的熱處理工藝，能使鋼板得到針狀鐵素體組織，鋼板厚度 1 /2 位置的沖擊韌性有較大改善，同時也提高了鋼板厚度方向的力學性能均勻性。
參考文獻
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