冷却工艺对Q235低碳钢组织及性能的影响

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碳钢的热处理工艺对组织和性能的影响

硬度与含碳量成正比，含碳量越高，硬度越大。
韧性
韧性随含碳量的增加而降低，低碳钢具有较好的韧性。
影响因素及变化规律
01
含碳量
含碳量是决定碳钢组织和性能的主要因素，随着含碳量的增加，钢的强
度和硬度提高，但塑性和韧性降低。
02 03
热处理工艺
通过不同的热处理工艺可以改变碳钢的组织结构，从而获得不同的力学性能。例如，淬火可以提高钢的硬度和强度，但会降低韧性；回火可以消除淬火应力，提高韧性和塑性。
正火
将金属加热到临界温度以上，保温一定时间后空冷，以获得细化的珠光体组织，提高强度和硬度。
回火
将淬火后的金属加热到Ac1以下某一温度，保温一定时间后冷却，以消除内应力和脆性，提高韧性和塑性。
热处理在碳钢加工中的应用
改善切削加工性能
通过退火或正火处理，消除碳钢内应力，细化晶粒，提高切削加工性能。
06
热处理工艺优化与改进方向
Chapter
新型热处理技术发展趋势预测
真空热处理技术
真空环境下进行热处理，可减少氧化、脱碳等表面缺陷，提高材料性能。
等离子热处理技术
利用高温等离子体对材料进行快速加热和冷却，实现高效、环保的热处理过程。
激光热处理技术
通过高能激光束对材料进行局部加热和快速冷却，实现高精度、高质量的热处理。
组合。
回火温度和时间
回火可以降低淬火钢的硬度，随着回火温度的升高和时间的延长，硬度逐渐降低。
合金元素
合金元素可以改变钢的淬透性和回火稳定性，从而影响硬度。
韧性改善方法与效果评估
细化晶粒
通过细化晶粒可以提高钢的韧性，如采用正火、退火等工艺。
降低内应力

Q235B热轧带钢的冷却相变行为及热轧工艺研究

Q235B热轧带钢的冷却相变行为及热轧工艺研究摘要：通过对Q235B带钢的高温相变平衡温度及相变开始温度的研究，并根据静态再结晶细化晶粒的原理，制定了适合Q235B带钢的热轧轧制工艺，并有效解决了Q235B厚规格屈服强度、抗拉强度及延伸率偏低等问题。

关键词：相变平衡温度、相变开始温度、贝氏体转变、静态再结晶1前言Q235B作为热轧板材中最普通、使用最广泛的钢种，在我国的每年产量至少在4亿吨以上，因其生产工艺相对较简单，大多数钢厂，尤其是技术力量相对较薄弱的民营企业普遍用该钢种作为主要的热轧板材产品，且大多以粗放式生产为主。

国内外鲜有报道对其热轧阶段的冷却相变行为进行充分的研究，导致指导生产的理论知识缺失，钢材（尤其是厚规格产品）经常出现批量的强度偏低、冷弯脆断、延伸率不符等问题，从而导致生产成本上升，无法及时兑现订单，严重影响公司产品形象。

本文以国内某钢厂（下称：S厂）Q235B板材为例，研究了其在热轧过程中的冷却相变行为，为Q235B产品，尤其是厚规格产品的生产提供了充分的实际保障和理论依据，提高了产品的一等品率，创造了良好的经济效益和社会效益。

S厂的1780mm生产线工艺流程如图 1 所示，该生产线的主要设备有三座常规式步进梁加热炉、一台定宽机、两架带立辊的粗轧机 R1 和 R2、七机架精轧机组 F1-F7、前置式超快冷及层流冷却装置、三台卷取机。

在定宽压力机之前、粗轧机架、精轧机前设有高压水除鳞系统，F1-F6 每个机架后设有带钢冷却水，F1-F7机架间设有水雾除尘水、逆喷等水冷却系统。

图1 S厂1780mm生产线工艺流程图2Q235B冷却过程相变初步分析Q235B 板坯在加热过程中主要发生奥氏体（用符号γ表示）晶粒长大和均匀成分。

随后经过粗、精轧机的轧制，该过程主要发生高温奥氏体区的再结晶及由再结晶引起奥氏体晶粒细化、碳氮化合物的析出以及低温奥氏体区的应变累积效应等。

当带钢出精轧机后，轧后冷却过程中首先发生的是奥氏体晶粒的长大，经由层冷达到奥氏体相变平衡温度以下发生相变，相变结束后铁素体晶粒长大。

冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响

理化检验2物理分册
试验与研究
P TCA ( PA R T : A P H YS. T ES T. )
2008 年第 44 卷 7
冷却条件对超级钢焊接接头组织和性能的影响
徐春华 ,赵洪运 ,杨贤群 ,吴剑谦
(哈尔滨工业大学 (威海) 材料科学与工程学院 ,威海 264209)
摘要 : 400 M Pa 级超级钢主要特征是高洁净度和超细晶粒组织。采用钨极氩弧焊对 400 M Pa 级超级钢施焊 ,并对其空冷和水冷两种冷却方式下的显微组织和力学性能进行分析。结果表明 ,空冷条件下焊接接头热影响区 ( HA Z) 晶粒严重长大、强度下降 ,并出现软化区 ;焊接过程采用喷水冷却加快了冷却速度 ,有效抑制了焊接接头热影响区晶粒的长大 ,改善了接头组织 ,提高了贝氏体和低碳马氏体的含量 ,进而改善了接头的综合力学性能 ,满足实际焊接要求。
收稿日期 :2007207223 作者简介 :徐春华 (1983 - ) ,男 ,硕士研究生。
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用 ,必须实现广泛使用的焊接方法对其实施焊接。但由于超级钢晶粒高度细化 ,焊接时面临的问题是 , 焊接热影响区晶粒受焊接热循环的作用会重新长大 ,从而造成焊接接头强度的下降。这一问题严重阻碍了普通焊接方法在超级钢焊接中的推广使用。为解决这一问题 ,笔者采用钨极氩弧焊 ,通过空冷和水冷两种不同冷却方式对焊接接头组织和性能进行
XU Chun2hua , ZHAO Hong2yun ,YANG Xian2qun , WU Jian2qian
(School of Materials Science and Engineering , Harbin Instit ute of Technology at Weihai , Weihai 264209 ,China)

冷却工艺对Q235低碳钢组织及性能的影响

冷却工艺对Q235低碳钢组织及性能的影响李雨森;杨跃辉;李敬;苑少强【摘要】将Q235B低碳钢奥氏体化后采用不同的方式进行冷却,得到不同类型的显微组织,然后测定了其力学性能,试验结果表明:实验钢930℃等温20 min后,随炉冷却得到铁素体和少量珠光体组织;空冷时出现大量的魏氏体,而淬火(水冷)形成板条马氏体.轧态、空冷和随炉冷却后的应力应变曲线虽然都有明显的屈服平台,但组织中存在粗大的多边形铁素体时加工硬化指数相对较高.淬火组织的应力应变曲线则表现为连续屈服.【期刊名称】《铸造设备与工艺》【年(卷),期】2017(000)003【总页数】3页(P48-50)【关键词】低碳钢;冷却方式;应力应变曲线;力学性能【作者】李雨森;杨跃辉;李敬;苑少强【作者单位】唐山盾石机械制造有限责任公司,河北唐山0630202;唐山学院机电工程系,河北唐山063000;唐山学院机电工程系,河北唐山063000;唐山学院机电工程系,河北唐山063000【正文语种】中文【中图分类】TG335.52研究表明：单相组织的钢铁材料具有更优的抗腐蚀性[1]，而目前为提高其力学性能，钢铁材料基本采用多相的组织构成。

因此，开发具有双峰尺度晶粒尺寸分布的钢铁材料不但可以获得更佳的综合力学性能，而且也有利于耐蚀性的改善。

文献[2]采用冷轧后退火的工艺制备出微米和亚微米双峰尺度分布的不锈钢，具有良好的综合力学性能。

因此，如果将此种工艺应用到普通低碳钢上，对低碳钢性能的升级，应用领域的拓展将提供有益的借鉴与参考。

本文以Q235B为研究对象，通过不同冷却方式观察其组织转变，并测试力学性能的变化，为低碳钢双峰尺寸分布组织的制备工艺研究提供基本实验数据。

试验用Q235B商用热轧钢板，厚度为6mm.其化学成分为：w（C）0.14，w（S i）0.16，w（M n）0.70，w（P）0.015，w（S）0.008.在箱式电阻炉中进行加热，热处理过程如图1所示。

q235材质淬火可达到的硬度

q235材质淬火可达到的硬度q235材质是一种普通的碳素结构钢，也被称为低碳钢。

它广泛应用于各种工业领域，具有良好的可塑性、焊接性和机械性能。

对于很多应用来说，q235材质的硬度很重要。

本文将探讨q235材质淬火可达到的硬度以及淬火的原理和过程。

首先，我们需要了解什么是淬火。

淬火是一种将钢材加热至高温后迅速冷却的热处理工艺。

常用的冷却介质包括水、油和气体。

通过快速冷却，可以使钢材的表面形成硬度较高的马氏体组织，从而提高钢材的硬度和耐磨性。

对于q235材质，淬火可以显著提高它的硬度。

在正常状态下，即未经过淬火处理的q235钢材的硬度为约120 HB（布氏硬度）。

通过淬火处理，可以将其硬度提高到约300-400 HB，甚至更高。

这种显著的硬度提高是由于淬火后形成的马氏体组织具有较高的硬度。

马氏体组织是一种固溶体，其硬度与碳含量和固溶体的弹性模量有关。

对于q235材质，马氏体组织的硬度主要取决于碳含量。

q235材质中的碳含量相对较低，约为0.22-0.25%，因此淬火后形成的马氏体组织的硬度一般较低。

如果需要更高的硬度，可以考虑通过合金化或其他热处理手段来提高碳含量。

淬火是一个复杂的过程，主要包括加热、保温和冷却三个阶段。

在加热阶段，q235材料被加热到适当的温度，以使其晶体结构达到奥氏体（γ铁）的相变温度。

通常，该温度介于800-900℃之间，具体取决于所需的硬度和冷却介质。

保温阶段是为了确保钢材的温度均匀，并使晶体结构发生相变。

最后，通过快速冷却，将钢材表面冷却得比内部更快，形成马氏体组织。

淬火过程中冷却介质的选择对于硬度有着很大的影响。

一般情况下，水冷速度最快，可以获得最高的硬度；油冷速度稍慢，得到的硬度较低；气体冷却速度最慢，硬度最低。

因此，根据所需的硬度和特定应用的要求，可以选择合适的冷却介质。

此外，还有一些其他因素会影响q235材质淬火后的硬度。

例如，淬火温度的选择，加热时间和保温时间的控制，淬火介质的温度和流速等。

新版热处理工艺(热处理工艺对碳钢组织和硬度的影响实验报告)

——淬火是将工件加热到AC3或AC1点以上某一温度保持一定时间。

然后以适当速度快速冷却获得马氏体或（和）贝氏体组织的热处理工艺。

目的：就是为了获得马氏体或下贝氏体组织，提高强度硬度，以便在随后不同温度回火后获得所需要的性能。

1、淬火加热温度淬火温度主要是根据Fe—Fe3C相图中钢的临界点确定。

亚共析钢的淬火加热温度：AC3以上30℃~50℃，使钢完全奥氏体化，淬火后获得全部马氏体组织。

共析钢、过共析钢的淬火加热温度：为AC1以上30℃~50℃，得到奥氏体和部分二次渗碳体，淬火后得到马氏体（共析钢）或马氏体加渗碳体（过共析钢）组织。

2、淬火冷却淬火冷却时，要保证获得马氏体组织，必须使奥氏体以大于马氏体临界冷却速度冷却，而快速冷却会产生很大淬火应力，导致钢件的变形与开裂。

因此，淬火工艺中最重要的一个问题是既能获得马氏体组织，又要减小变形、防止开裂。

常用冷却介质：目前应用最广泛的淬火冷却介质是水和油。

实际生产中，使用的冷却介质较多，到目前为止，尚未找到一种介质，能完全符合理想淬火冷却速度的要求。

水具有较强烈的冷却能力，用作奥氏体稳定性较小的碳钢的淬火，水冷却介质最为合适。

油的冷却能力比水小，因此，生产中用油作冷却介质，只适用于过冷奥氏体稳定性较大的合金钢淬火。

常用淬火方法：主要有单介质淬火、双介质淬火、马氏体等温淬火、贝氏体等温淬火。

选择适当的淬火方法可以保证在获得所要求的淬火组织和性能条件下，尽量减小淬火应力，减少工件变形和开裂倾向。

工程材料及成形工艺基础淬火冷却方法（1）单介质淬火是采用一种淬火介质中一直冷却到室温的淬火方法。

这种淬火方法的优点是操作简便，适用于形状简单的碳钢和合金钢工件。

形状简单、尺寸较大的碳钢工件多采用水淬，小尺寸碳钢件和合金钢件一般用油淬。

缺点对大尺寸和或形状复杂的工件，采用水淬变形开裂倾向大，而油淬冷却速度小，淬不硬。

（2）双介质淬火是将工件加热奥氏体化后先浸入冷却能力强的介质，在组织即将发生马氏体转变时，立即转入冷却能力弱的介质中冷却。

锻造工艺中冷却技术对零件质量的影响研究

锻造工艺中冷却技术对零件质量的影响研究引言：锻造是金属加工中一种重要的工艺，其能够通过施加外力并加热金属材料使之发生塑性变形，以获得所需形状和性能的零件。

而在锻造过程中，冷却技术的应用对于零件质量具有重要影响。

本文将探讨不同冷却技术对锻造工艺中零件质量的影响，以期为工程师提供有关这一领域的研究资料。

影响因素：冷却技术在锻造工艺中对零件质量的影响涉及多个因素，其中包括冷却速度、温度控制和介质选择等。

不同的冷却技术可以通过控制这些因素来影响锻造过程中材料的结构和性能。

冷却速度的影响：冷却速度是指在锻造过程中，材料在冷却介质中的快速冷却速率。

较快的冷却速度可以使材料的晶粒尺寸更细小，晶界更加清晰，从而提高零件的强度和硬度。

但是，过快的冷却速度也可能引起材料的应力集中和变形不均匀，从而影响零件的变形性能和形状精度。

因此，在实际应用中，需要权衡冷却速度与零件质量之间的关系，选择适当的冷却速度。

温度控制的影响：温度控制是指在锻造过程中通过控制加热和冷却的温度来影响材料的结构和性能。

合理的温度控制可以使材料达到均匀、适当的变形温度范围，从而提高零件的形变能力。

同时，温度控制还可以调整材料的晶粒生长速率，并改善晶界特征，进一步提高零件的强度和硬度。

介质选择的影响：介质选择是指在锻造过程中使用不同的冷却介质来影响材料的冷却速度和形态。

常见的冷却介质包括水、油和空气等。

不同的介质具有不同的冷却性能，因此可以通过选择合适的介质来调整冷却速度。

此外，冷却介质的选择还与零件材料的特性有关。

例如，对于易氧化的材料，可以选择油冷却来避免氧化反应的发生。

案例研究：为了更好地了解冷却技术对零件质量的影响，我们进行了一项针对锻造工艺中冷却技术的案例研究。

在此研究中，我们选择了一种常见的金属材料，采用不同的冷却技术进行锻造，并对比分析了不同冷却技术下零件的结构和性能。

初步研究结果显示，快速冷却速度可以显著提高零件的强度和硬度，但也可能导致脆性倾向增加。

冷却条件对金属的影响

冷却条件对金属的影响一、冷却条件的基本概念冷却条件是指金属在加工过程中，从高温状态迅速或不迅速地冷却到室温的条件。

冷却条件对金属的晶体结构、机械性能、塑性、韧性、耐磨性等性能指标产生重要影响。

二、冷却条件对金属晶体结构的影响1.晶粒大小：冷却速度越快，晶粒越细小；冷却速度越慢，晶粒越大。

晶粒大小对金属的机械性能产生重要影响，晶粒越细，金属的强度和硬度越高，但韧性降低。

2.相变：冷却条件会影响金属的相变过程，如马氏体转变、贝氏体转变等。

冷却速度不同，相变产物也不同，从而影响金属的机械性能。

三、冷却条件对金属机械性能的影响1.强度和硬度：冷却速度越快，金属的强度和硬度越高。

这是因为快速冷却使晶粒细小，晶界增多，阻碍了位错的运动，从而提高了强度和硬度。

2.韧性：冷却速度越慢，金属的韧性越好。

慢冷使晶粒长大，晶界减少，位错运动容易，从而提高了韧性。

3.塑性：冷却条件对金属的塑性影响较小，但一般来说，慢冷有利于提高金属的塑性。

四、冷却条件对金属耐磨性的影响冷却条件对金属的耐磨性也有很大影响。

一般来说，快速冷却得到的细晶金属具有更好的耐磨性，因为细晶金属的晶界更多，阻碍了磨损颗粒的侵入。

五、冷却条件的控制与改善1.控制冷却速度：通过控制冷却速度，可以得到不同性能指标的金属材料。

例如，高速冷却可以得到高强度、高硬度的金属材料；慢速冷却被用于提高金属的韧性和塑性。

2.热处理：通过热处理工艺，如退火、正火、淬火等，可以改变金属的冷却条件，从而改善金属的性能。

3.材料选择：选择合适的材料，根据其本身的性能特点，可以更好地适应不同的冷却条件。

综上所述，冷却条件对金属的晶体结构、机械性能、塑性、韧性、耐磨性等性能指标产生重要影响。

了解和掌握冷却条件对金属性能的影响，对于金属材料的加工和应用具有重要意义。

习题及方法：1.习题：冷却速度对晶粒大小有何影响？方法：冷却速度越快，晶粒越细小；冷却速度越慢，晶粒越大。

这是因为快速冷却使晶粒生长时间不足，导致晶粒细小；慢冷使晶粒有足够时间生长，因此晶粒较大。

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ＩｎｌｕｆｅｎｃｅｏｆＣｏｏｌｉｎｇＰｒｏｃｅｓｓｏｎＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄ
ＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆＱ２３５ＬｏｗＣａｒｂｏｎＳｔｅｅｌ
２０１７年第３期２０１７年６月・源自铸造设备
与
工
艺
Ｊｕｎ．２０１７Ｎｏ３
ＦＯＵＮＤＲＹＥＯＵＩＰＭＥＮＴＡＮＤＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ
应用研究・
ｄｏｉ：１０．１６６６６６．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎｌ００４ — ６１７８．２０１７．０３．０１６
ｈｏｌｄｉｎｇａｔ９３０ｃｃｆｏｒ２０ｍｉｎ，ｆｏｌｌｏｗｅｄｂｙｃｏｏｌｉｎｇｉｎｆｕｒｎａｃｅ，ｉｎａｉｒａｎｄｑｕｅｎｃｈｅｄｉｎｗａｔｅｒ，ｔｈｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｆｅｒｒｉｔｅｗｉｔｈｌｉｔｔｌｅｐｅａｒｌｉｔｅ，
Ｑ２３５Ｂｓｔｅｅｌ，ｔｈｅｎｔｈｅｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｈａｖｅａｌｓｏｂｅｅｎｍｅａｓｕｒｅｄ．Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｕｌｔｓｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅｓｔｈａｔ：ａｆｔｅｒｉｓｏｔｈｅｒｍａｌ
Ｙｕ — ｓｅｎ，ＹＡＮＧＹｕｅ－ｈｕｉ，ＬＩＪｉｎｇ，ＹＵＡＮＳｈａｏ－ｑｉａｎｇ
（１．ＴａｎｇｓｈａｎＤｕｎｓｈｉＭａｃｈｉｎｅｒｙＣＯ．，ＬＴＤ．，ＴａｎｇｓｈａｎＨｅｂｅｉ０６３０００，Ｃｈｉｎａ；
冷却工艺对Ｑ２３５低碳钢组织及性能的影响
李雨森，杨跃辉ｚ，李（１．唐山盾石机械制造有限责任公司，河北唐山敬，苑少强ｚ０６３０００）０６３０２０２；２．唐山学院机电工程系，河北唐山
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｈａｖｅｂｅｅｎｏｂｔａｉｎｅｄｂｙｍｅａｎｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｆｔｅｒａｕｓｔｅｎｉｚａｔｉｏｎｗｉｔｈｈｏｔｒｏｌｌｅｄ
但组织中存在粗大的多边形铁索体时加工硬化指数相对较高。淬火组织的应力应变曲线则表现为连续屈服。
关键词：低碳钢；冷却方式；应力应变曲线；力学性能
中图分类号ＴＧ３３５．５２文献标识码Ａ文章编号：１６７４ — ６６９４（２０１７）０３ — ００４８ — ０３
ｗｉｄｍａｎｓｔａｔｔｅｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｎｄｍａｒｔｅｎｓｉｔｅｃａｎｂｅｏｂｓｅｒｖｅｄ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｏｆｔｅｎｓｉｌｅｔｅｓｔｉｎｇｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅ８－０＂ｃｕｒｖｅｓｏｆｓａｍｐｌｅｓｒｏｌｌｅｄ，ｃｏｏｌｅｄｉｎｆｕｍａｃｅａｎｄｉｎａｉｒａｌｌｈａｖｅｏｂｖｉｏｕｓｙｉｅｌｄｉｎｇｆｌａｔ，ａｎｄｔｈｅｐｒｅｓｅｎｃｅｏｆｃｏａｒｓｅｐｏｌｙｇｏｎａｌｆｅｒｒｉｔｅｉｓｂｅｎｅｆｉｃｉａｌｔｏｏｂｔａｉｎｈｉｇｈｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｈａｒｄｅｎｉｎｇｉｎｄｅｘ．ｗｈｉｌｅｔｈｅ￡一ｃｕｖｅｒｏｆｑｕｅｎｃｈｅｄｓａｍｐｌｅｉｓｓｈｏｗｎａｓｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓｙｉｅｌｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｌｏｗｃａｒｂｏｎｓｔｅｅｌ，ｃｏｏｌｉｎｇｐｒｏｃｅｓｓ，￣－０＂ｃｕｖｅ，ｒｍｅｃｈａｎｉｃａｌｐｒｏｐｅ￣ｙ
摘要：将Ｑ２３５Ｂ低碳钢奥氏体化后采用不同的方式进行冷却，得到不同类型的显微组织，然后测定了其力
学性能，试验结果表明：实验钢９３０℃等温２０ｍｉｎ后，随炉冷却得到铁素体和少量珠光体组织；空冷时出现大量的魏氏体。而淬火（水冷）形成板条马氏体。轧态、空冷和随炉冷却后的应力应变曲线虽然都有明显的屈服平台，
２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＥｌｅｃｔｒｏｍｅｃｈａｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴａｎｇｓｈａｎＣｏｌｌｅｇｅ，ＴａｎｇｓｈａｎＨｅｂｅｉ０６３０００，Ｃｈｉｎａ）