趙喜偉 李 崢

(河鋼集團(tuán)舞鋼公司)

摘 要 對于調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼，越厚的鋼板在熱處理生產(chǎn)時的難度越大。通過 260 mm 特厚 EH460 鋼板的熱處理試驗(yàn)，對比分析不同熱處理工藝生產(chǎn)鋼板的力學(xué)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(chǎn)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(qiáng)度及沖擊韌性。

關(guān)鍵詞 大厚度 調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼 熱處理工藝 兩次淬火

0 前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，世界各國都加大了對海洋資源的開發(fā)力度，海上工程設(shè)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(chǎn)難度不斷加大。盡管我國為了滿足海洋開發(fā)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(fā)投入，但是大型設(shè)備關(guān)鍵部件制造用大厚度調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼仍然主要依賴進(jìn)口，亟待國內(nèi)鋼廠開發(fā)出替代進(jìn)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(jù)客戶要求，強(qiáng)度指標(biāo)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(yàn)研究，以期解決此類特厚鋼板的生產(chǎn)難題。

1 成分設(shè)計

特厚鋼板的心部組織及性能控制難度大，合理的化學(xué)成分是保證組織和性能的關(guān)鍵因素之 一^［2，3］。根據(jù)以前生產(chǎn)大厚度 EH460 鋼板的經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計了表 1 所示的 260 mm 大厚度 EH460 鋼板化學(xué)成分，添加了 Mo、V、Nb 等強(qiáng)碳化物形成元素，提高大厚度鋼板的強(qiáng)度和淬透性，同時起到沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化的作用^［4，5］。

2 熱處理工藝試驗(yàn)及性能、組織檢驗(yàn)

2． 1 高溫淬火 + 回火

試驗(yàn)鋼按照表1中的化學(xué)成分要求冶煉，在鑄錠、軋制完成后堆垛緩冷 48 h。根據(jù)以前相近成分鋼板的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對 P19C031381 試驗(yàn)批號鋼板先進(jìn)行高溫淬火 + 回火熱處理，力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果如表 2 所示。從表中可以看出，抗拉強(qiáng)度符合 EH460 標(biāo)準(zhǔn)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(yàn)鋼板經(jīng)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(jìn)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(yàn)，力學(xué)性能檢驗(yàn)結(jié)果見表 3，兩次淬火 + 回火處理狀態(tài)鋼板的沖擊性能比只進(jìn)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(jīng)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(qū)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(xì)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(wěn)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(dǎo)致鋼板厚度方向組織和性能產(chǎn)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(jīng)過高溫淬火 +回火熱處理后，板厚 1 /2 位置的強(qiáng)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(jīng)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(qiáng)度均勻性得到顯著提高，鋼板厚度 1 /4和 1 /2 位置的強(qiáng)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(jié)論

( 1) 對于 260 mm 特厚鋼板 EH460，采用常規(guī)的高溫淬火 + 回火熱處理工藝，所生產(chǎn)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(xué)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(xué)性能均勻性。

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