直接淬火工艺对中厚钢板组织性能的影响
中厚板直接淬火(DQ)工艺板型控制研究
２０１６年 ４月
功能 ，可根 据 下列公 式计 算头 尾遮 挡水 量 。 Ｆ２：Ｆｏ×（１一ｏｆｆｓｅｔ／ｌＯ０）…… …… ……… （１） 其中 Ｆ 为计算遮挡水量 ，Ｆ。为初始冷却水量，
ｏｆｆｓｅｔ为水 量修 正 系数 。 精轧轧制结束 ，ＭＵＬＰＩＣ二级系统接 收到轧制
在喷水冷却过程中 ，冷却水到达钢板上表面后 ， 会停留一段时问 ，而下表面经过喷水冷却后 ，冷却水 会立即下落，相 同的水量必然会造成不同的冷却效
２３
３．２ 低倍 组 织
表 ７ 低倍 组织检验结果 （级 ）
莱钢 科 技
２０１６年 ４月
３．３ 非金属 夹杂 物 ５Ｏ炉 统计 分 析 ，钢 中无 大 颗 粒 夹 杂 物 ，未 发 现
图 ４ 辊 道 微 加 速 控 制 原 理
采用 辊道 微加 速控 制可 以改变 钢板 长度 方 向的 冷却 时 间 ，由于辊道 速 度连续 变化 并且 逐渐 增大 ，高 温段 （头 部 ）的冷却 时 间长 ，低 温段 （尾 部 ）的冷却 时 间短 ，所 以可 以弥 补钢板 长度 方 向的温 度梯 度 。 ２．２ 宽 度方 向温度 均 匀性控 制
特 邀编 辑 ：戈 文英
Ｄｅｖｅｌｏｐｍ ｅｎｔ ｏｆ Ｐ２２ Ｔｕｂｅ Ｂｉｌｌｅｔ ｆｏｒ Ｈｉｇｈ－ｐｒｅｓｓｕｒｅ Ｂｏｉｌｅｒ Ｐｉｐｅｓ Ｌｉ Ｙｅｃａｉ
（Ｔｈｅ Ｓｐｅｃｉａｌ Ｓｔｅｅｌ Ｂｕｓｉｎｅｓｓ Ｄｉｖｉｓｉｏｎ）
Ａ ｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｋｅｙ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ２２ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ｒｏｕｎｄ ｂｉｌｌｅｔ ｆｏｒ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂｏｉｌｅｒ ｐｉｐｅｓ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｂｙ ＥＡＦ—ＬＦ —ＶＤ —ＣＣ ｐｒｏｃｅｓｓ ｗｅｒｅ ｓｔｕｄｉｅｄ ｉｎ ｔｈｅ ｐａｐｅｒ．ａｎｄ ｔｈｅ ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂｏｉｌｅｒ ｐｉｐｅｓ ｗｉｔｈ ｔｈｉｃｋ ｗａｌｌ ｐｒｏｄｕｃｅｄ ｗａｓ ｃｌｅａｎ，ｏｆ ｌｏｗ ｔｒａｃｅ ｈａｒｍｆｕｌ ｅｌｅｍｅｎｔｓ，ｗｉｔｈ ｓｔａｂｌｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｙ ａｎｄ ｆ ｌａｗ ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ ｑｕａ ｌｉｆ ｉｅｄ ｒａｔｅｓ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：Ｐ２２；ｒｏｕｎｄ ｂｉｌｌｅｔｓ；ｈｉｇｈ—ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｂｏｉｌｅｒ ｐｉｐｅｓ
500MPa级S500QL调质高强钢板在线直接淬火(DQ)工艺研究及应用
第42卷第3期 2021年6月特殊钢SPECIAL STEELYol. 42. No. 3June 2021 •57 •500 M P a级S500QL调质高强钢板在线直接淬火（D Q)工艺研究及应用赵国昌张海军刘生石莉林明新张萌程含文(河钢集团舞钢公司科技部，舞钢462500)摘要开发了低碳（C矣0. 12%)Nb-V微合金化S500QL高强度钢板，使用12〇18(^ + 11'+ ¥0的洁净钢冶炼工艺，采用两阶段控制轧制（第一阶段950〜1070 X：区间轧制，第二阶段开轧矣890 t、终轧专850 1C)及乳后以 7 ~20弋/s的冷速在线直接淬火（DQ),经620 ~670 T，3 •T)回火生产了 15 ~50 mm钢板。
钢板组织为细化的粒状贝氏体+少量先共析铁素体，屈强比《〇.90、延伸率A英19%，-50 下冲击功>100 J,满足市场需求。
对DQ工艺钢板进行焊接裂纹敏感性试验及焊接接头性能检验，结果显示，采用该工艺生产的钢板具有良好的焊接 性能。
关键词S500QL调质高强钢D Q塑靭性焊接性能Research and application of on Line Direct-Quenching(DQ)Process for 500 MPa S500QL High StrengthQuenching and Tempering Steel PlateZhao G u o c h a n g,Zhang haijun,Liu Sheng,Shi Li,Lin Mingxin,Zhang M e n g and Cheng H a n w e n (Science and Technology Department,Wuyang Iron and Steel Company,Hebei Iron and Steel Group,Wugang,462500) Abstract Low carbon (C^0. 12% ) Nb-V microalloying S500QL high strength steel plate has been developed. And 15 〜50 mm steel plate are produced by two-stage controlled rolling (first stage rolling at 950 〜1070 Xl ’second stage starting rolling at<890 and finishing rolling at$850 t )，on-line cooling direct-qenching(DQ) with 7 ~20 T i/s after rolling，.and tempering at 620 〜670 Tl for 3 m in/(mm •T) ’clean steel smelting process with 120 t BOF + LF + VD. The steel plate has fine granular bainite + small amount of proeutectoid ferrite with yield-tensile strength ratio ^0. 90,elongation A^19%and impact energy at - 50 Tl ^ 100 J to meet the market demand. And the welding crack sensitivity test and the welding joint property test of DQ process steel plate was carried out. The results show that the steel plate produced by this process has good welding property.Material Index High Strength Quenching and Tempering Steel S500QL, DQ, Plastic Toughness, Weldability低合金调质高强钢广泛应用于水电、工程结构、设备制造等领域。
九江钢铁3500mm中厚板生产线工艺分析
九江钢铁3500mm中厚板生产线工艺分析周李泉【摘要】介绍了中冶京诚工程技术有限公司总承包项目江西九江钢铁有限公司3 500 mm双机架中厚板生产线产品结构、生产工艺、主要设备性能特点.【期刊名称】《现代冶金》【年(卷),期】2012(040)003【总页数】3页(P43-45)【关键词】中厚板;装机水平;生产工艺;产品结构【作者】周李泉【作者单位】中冶京诚工程技术有限公司,北京100176【正文语种】中文【中图分类】TG335.5+2引言江西九江钢铁有限公司(以下简称“九江钢铁”)3 500 mm中厚板生产线是中冶京诚工程技术有限公司(以下简称“中冶京诚”)具有自主知识产权的EPC总承包项目。
该生产线采用3 500 mm双机架四辊轧机的布置形式,热轧生产作业线包括板坯横移装置、板坯称重装置、步进式加热炉、推钢式加热炉、高压水除鳞、3 500 mm 粗轧机、 3 500 mm精轧机、 ACC层流冷却装置、热矫直机、热钢板标记装置、冷床、切头剪、双边剪、定尺剪、成品钢板标记装置、成品检查及横移台架、成品收集台架等设备。
车间总长453 m、宽261 m。
工程一期建设规模为130×104 t/a,预留第二条剪切线与热处理区域设备,主厂房建筑物轴线总面积约92 000 m2。
1 生产工艺1. 1 连铸坯规格连铸坯规格：厚度170,210,250 mm,宽度1 300～ 2 100 mm(200 mm进级),长度1 500～ 3 300 mm(入炉定尺长),单重2. 58～ 13. 51 t(入炉定尺坯)。
1. 2 产品品种产品主要为碳素结构钢板、低合金结构钢板、造船用钢板、管线钢板、锅炉用钢板、桥梁及耐候钢板、压力容器用钢板、工程机械用钢板、高层建筑结构用钢板等。
1. 3 产品规格产品规格：厚度5～ 80 mm,宽度900～ 3 200 mm,长度3 000～ 18 000 m,单重最大12. 2 t。
工程机械用高强度钢直接淬火回火工艺研究
工程机械用高强度钢直接淬火回火工艺研究摘要: 通过研究工程机械用低合金高强钢直接淬火和回火过程中组织性能的演变规律，为离线调质高强钢的在线生产提供试验基础。
试验钢在轧后空冷条件下得到粗大的粒状贝氏体组织，冲击韧性下降。
快冷至210℃以下时得到全部的板条马氏体组织。
试验钢具有较强的抗回火软化能力，高温回火后仍具有较高的强度。
直接淬火回火条件下钢的综合力学性能均优于离线淬火工艺，体现出超快冷条件下在线热处理技术在发展减量化高性能钢中的优势。
0 引言工程机械、矿山机械等行业的发展对高强度焊接结构钢的力学和工艺性能提出更高的要求[1]。
目前，屈服强度960～1100mpa级高强钢是制造高端工程机械产品的主要结构材料。
目前生产该等级钢的许多企业仍采取控轧控冷加离线调质的热处理工艺，也围绕离线调质工艺做了较多的研究[2-4]。
然而，近年来直接淬火工艺在中厚钢板生产中的应用逐渐增多，这不仅可使钢材的强度成倍提高，而且在低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩展、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越[5]。
笔者设计了低合金调质高强钢的在线超快速冷却试验，研究冷却工艺参数对组织和性能的影响，并与传统离线热处理进行对比，分析了超快冷条件下直接淬火工艺对开发高强钢板的特点和优势。
1 试验材料及方法试验钢的化学成分为(质量分数):c0.16%，si0.20% ，mn1.45% ，cr0.5% ，mo0.5%，als0.02%，b 0.0015% ，p0.008% ，s0002% ，nb、v、ti微量添加，fe余量。
采用150kg 真空感应炉冶炼并浇铸成锭，锻造成截面尺寸100mm×100m的长方坯。
将钢坯锯切成适合长度并在实验室φ450轧机上进行轧制和冷却试验。
钢坯在箱式电阻炉中加热至1200℃保温1h，并采用两阶段控制轧制工艺。
奥氏体再结晶区轧制开轧温度1050℃，道次压下率大于20%，累计压下率70%; 未再结晶区轧制开轧温度为900℃，经6道次轧至目标厚度12mm，累积压下率60%。
钢板的热处理工艺技术
钢板的热处理工艺技术1. 引言钢板是一种常见的金属材料，广泛应用于工业制造领域。
钢板的质量和性能在很大程度上取决于其热处理工艺技术。
本文将介绍钢板的热处理工艺技术，包括热处理的定义、热处理方法、热处理过程中的关键技术以及热处理后的效果。
2. 热处理的定义热处理是通过加热和冷却来改变钢板的组织结构和性能的工艺过程。
其主要目的是消除应力、改变组织结构、改善机械性能以及实现特定的物理和化学性能。
3. 热处理方法钢板的热处理方法主要包括退火、正火、淬火和回火。
下面分别对这些方法进行介绍。
3.1 退火退火是将钢板加热到特定温度后，以一定速度冷却的过程。
它的目的是消除内部应力，改善机械性能。
退火分为全退火和局部退火两种形式，具体选择退火方式需要根据钢板的材质和要求来确定。
3.2 正火正火是将钢板加热到特定温度后，在空气中冷却的过程。
它的目的是通过正常冷却速度使钢板获得一定的硬度和强度，同时保持一定的韧性。
3.3 淬火淬火是将钢板加热到特定温度后，迅速浸入水或油中冷却的过程。
这种急速冷却的目的是使钢板的组织转变为马氏体组织，提高硬度和抗磨性。
3.4 回火回火是将淬火后的钢板加热到较低的温度下保持一定时间后冷却的过程。
回火的目的是通过恢复部分韧性和降低内部应力来改善淬火钢板的机械性能。
4. 热处理过程中的关键技术热处理过程中有一些关键的技术需要注意，以确保钢板的质量和性能。
4.1 加热温度控制加热温度是热处理的关键参数之一。
需要根据钢板的材质和要求确定适当的加热温度，过高的温度可能导致钢板烧损，过低的温度则无法达到预期的效果。
4.2 冷却速度控制冷却速度是热处理的另一个重要参数。
不同的热处理方法需要控制不同的冷却速度，过快或过慢的冷却速度都会影响钢板的性能。
4.3 保护气氛控制在热处理过程中，需要根据钢板的材质来选择适当的保护气氛。
保护气氛可以减少钢板表面的氧化和碳化，并防止表面裂纹和变形。
5. 热处理后的效果经过热处理后，钢板的性能会发生一系列变化。
钢的淬火工艺
（3）根据淬火要求，设计选用合适的工夹具，有的工件进行适当的绑扎，在易产生裂纹的 部位，采取相应的防护措施，如用铁皮或石棉绳包扎及堵孔等。
（4）表面不允许氧化、脱碳的工件，应在盐浴炉或预抽真空保护气氛炉中加热，或采取以 下防护措施：
a. 涂料防护，推荐选用下列涂料配方：
① 10％石墨+90％润滑脂（质量分数）。
一. 淬火工件的工艺流程 一般工件：淬火→清洗→回火→喷砂（或喷丸等）表面清理→检验。 轴类零件及易变形工件：淬火→清洗→回火→校直→去应力处理→喷砂→检验。
二. 淬火前的准备
（1）核对工件数量、材质及尺寸，并检查工件有无裂纹、碰伤、缺边、锐边、尖角及锈蚀 等影响淬火质量的缺陷。
（2）根据图样及工艺文件，明确淬火的具体要求，如硬度、局部淬火范围等。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。 淬火能使钢强化的根本原因是相变，即奥氏体组织通过相变而成为马氏体组织（或贝氏体组织）。
4. 有效厚度的选择（同时适用于退火和正火工艺）
（1）圆棒形工件以直径计算。
（2）扁平工件以厚度计算（保温系数选取上限）。
（3）实心圆锥体按离大端1/3高度处的直径计算。
淬火
将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间，随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性，因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件（如齿轮、轧辊、渗碳零件等）。通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。另外淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能，如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件。常用的钢在加热到临界温度以上时，原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却，奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比，马氏体硬度最高。钢淬火的目的就是为了使它的组织全部或大部转变为马氏体，获得高硬度，然后在适当温度下回火，使工件具有预期的性能。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。根据冷却方法，淬火工艺分为单液淬火、双介质淬火、马氏体分级淬火和贝氏体等温淬火4类。 淬火效果的重要因素，淬火工件硬度要求和检测方法： 淬火工件的硬度影响了淬火的效果。淬火工件一般采用洛氏硬度计，测试HRC硬度。淬火的薄硬钢板和表面淬火工件可测试HRA的硬度。厚度小于0.8mm的淬火钢板、浅层表面淬火工件和直径小于5mm的淬火钢棒，可改用表面洛氏硬度计，测试HRN硬度。 在焊接中碳钢和某些合金钢时，热影响区中可能发生淬火现象而变硬，易形成冷裂纹，这是在焊接过程中要设法防止的。 由于淬火后金属硬而脆，产生的表面残余应力会造成冷裂纹，回火可作为在不影响硬度的基础上，消除冷裂纹的手段之一。 淬火对厚度、直径较小的零件使用比较合适，对于过大的零件，淬火深度不够，渗碳也存在同样问题，此时应考虑在钢材中加入铬等合金来增加强度。 淬火是钢铁材料强化的基本手段之一。钢中马氏体是铁基固溶体组织中最硬的相(表1)，故钢件淬火可以获得高硬度、高强度。但是，马氏体的脆性很大，加之淬火后钢件内部有较大的淬火内应力，因而不宜直接应用，必须进行回火。 表1钢中铁基固溶体的显微硬度值 淬火工艺在现代机械制造工业得到广泛的应用。机械中重要零件，尤其在汽车、飞机、火箭中应用的钢件几乎都经过淬火处理。为满足各种零件干差万别的技术要求，发展了各种淬火工艺。如，按接受处理的部位，有整体、局部淬火和表面淬火；按加热时相变是否完全，有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢，该法又称亚临界淬火)；按冷却时相变的内容，有分级淬火，等温淬火和欠速淬火等。 工艺过程 包括加热、保温、冷却3个阶段。下面以钢的淬火为例，介绍上述三个阶段工艺参数选择的原则。 加热温度 以钢的相变临界点为依据，加热时要形成细小、均匀奥氏体晶粒，淬火后获得细小马氏体组织。碳素钢的淬火加热温度范围如图1所示。 由本图示出的淬火温度选择原则也适用于大多数合金钢，尤其低合金钢。亚共析钢加热温度为Ac3温度以上30～50℃。从图上看，高温下钢的状态处在单相奥氏体(A)区内，故称为完全淬火。如亚共析钢加热温度高于Ac1、低于Ac3温度，则高温下部分先共析铁素体未完全转变成奥氏体，即为不完全(或亚临界)淬火。过共析钢淬火温度为Ac1温度以上30～50℃，这温度范围处于奥氏体与渗碳体(A+C)双相区。因而过共析钢的正常的淬火仍属不完全淬火，淬火后得到马氏体基体上分布渗碳体的组织。这-组织状态具有高硬度和高耐磨性。对于过共析钢，若加热温度过高，先共析渗碳体溶解过多，甚至完全溶解，则奥氏体晶粒将发生长大，奥氏体碳含量也增加。淬火后，粗大马氏体组织使钢件淬火态微区内应力增加，微裂纹增多，零件的变形和开裂倾向增加；由于奥氏体碳浓度高，马氏体点下降，残留奥氏体量增加，使工件的硬度和耐磨性降低。常用钢种淬火的温度参见表2。 表2常用钢种淬火的加热温度 实际生产中，加热温度的选择要根据具体情况加以调整。如亚共析钢中碳含量为下限，当装炉量较多，欲增加零件淬硬层深度等时可选用温度上限；若工件形状复杂，变形要求严格等要采用温度下限。 保温时间 由设备加热方式、零件尺寸、钢的成分、装炉量和设备功率等多种因素确定。对整体淬火而言，保温的目的是使工件内部温度均匀趋于一致。对各类淬火，其保温时间最终取决于在要求淬火的区域获得良好的淬火加热组织。 加热与保温是影响淬火质量的重要环节，奥氏体化获得的组织状态直接影响淬火后的性能。-般钢件奥氏体晶粒控制在5～8级。 冷却方法 要使钢中高温相——奥氏体在冷却过程中转变成低温亚稳相——马氏体，冷却速度必须大于钢的临界冷却速度。工件在冷却过程中， 表面与心部的冷却速度有-定差异，如果这种差异足够大，则可能造成大于临界冷却速度部分转变成马氏体，而小于临界冷却速度的心部不能转变成马氏体的情况。为保证整个截面上都转变为马氏体需要选用冷却能力足够强的淬火介质，以保证工件心部有足够高的冷却速度。但是冷却速度大，工件内部由于热胀冷缩不均匀造成内应力，可能使工件变形或开裂。因而要考虑上述两种矛盾因素，合理选择淬火介质和冷却方式。 冷却阶段不仅零件获得合理的组织，达到所需要的性能，而且要保持零件的尺寸和形状精度，是淬火工艺过程的关键环节。 分类 可按冷却方式分为单液淬火、双液淬火、分级淬火和等温淬火等。冷却方式的选择要根据钢种、零件形状和技术要求诸因素。 单液淬火 将工件加热后使用单一介质冷却，最常使用的有水和油两种，其变、温曲线如图2中的曲线1。为防止工件过大的变形和开裂，工件不宜在介质中冷至室温，可在200～300℃出水或油，在空气中冷却。单液淬火操作简单易行，广泛用于形状简单的工件。有时将工件加热后，先在空气中停留-段时间，再淬入淬火介质中，以减少淬冷过程中工件内部的温差，降低工件变形与开裂的倾向，称为预冷淬火。 图2 各种淬火冷却的变温曲线示意图 曲线1-单液淬火；曲线2-双液淬火； 曲线3-分级淬火；曲线4-等温淬火 双液淬火 工件加热后，先淬入水或其他冷却能力强的介质中冷却至400℃左右，迅速转入油或其他冷却能力较弱的介质中冷却。变温曲线如图2中曲线2。所谓“水淬油冷”法使用得相当普遍。先淬入冷却能力强的介质，工件快速冷却可避免钢中奥氏体分解。低温段转入冷却能力较弱的介质可有效减少工件的内应力，降低工件变形和开裂倾向。本工艺的关键是如何控制在水中停留的时间。根据经验，按工件厚度计算在水中停留的时间，系数为O.2～O.3s/mm，碳素钢取上限，合金钢取下限。这种工艺适用于碳素钢制造的中型零件(直径10～40mm)和低合金钢制造的较大型零件。 分级淬火 工件加热后，淬入温度处于马氏体点(ms)附近的介质(可用熔融硝盐、碱或热油)中，停留一段时间，然后取出空冷。变温曲线如图2中曲线3。分级温度应选择在该钢种过冷奥氏体的稳定区域，以保证分级停留过程中不发生相变。对于具有中间稳定区(“两个鼻子”)型TTT曲线的某些高合金钢，分级温度也可选在中温(400～600℃)区。分级的目的是使工件内部温度趋于一致，减少在后续冷却过程中的内应力及变形和开裂倾向。此工艺适用于形状复杂，变形要求严格的合金钢件。高速钢制造的工具淬火多用此工艺。 等温淬火 工件加热后，淬入温度处于该钢种下贝氏体(B下)转变范围的介质中，保温使之完成下贝氏体转变，然后取出空冷，变温曲线如图2中的曲线4。等温温度对下贝氏体性能影响较大，温度控制要求严格。常用钢种的等温温度和时间列于表3。等温淬火工艺特别适用于要求变形小、形状复杂，尤其同时还要求较高强韧性的零件。
日本JFE公司开发和应用的中厚板制造技术介绍
日本JFE钢铁公司开始开发采用水淬火的热机械控制工艺(TMCP)，作为高强度、高韧性，具有优良焊接性能钢板生产技术的核心技术。
下面简单介绍由JFE钢铁公司开发和应用的中厚板制造技术，包括超级-OLAC技术，一种新的中厚板加速冷却技术以及HOP技术(热处理在线工艺)，一种加速冷却后的在线热处理工艺。
同时，下面还介绍Easyfab钢板制造技术，即通过应用具有新功能的冷矫直机将中厚板中残余应力降至零。
一、新加速冷却技术——“超级-OLAC”技术的开发与控制轧制技术一起，加速冷却技术是TMCP工艺的核心技术。
JFE钢铁公司是世界上首家开发并成功在中厚板生产中应用在线加速冷却技术的钢铁企业。
在上世纪90年代初，采用加速冷却技术制造的TMCP钢实现了提高钢板强度、改进焊接性能的目的，从而有助于焊接结构建筑用钢使用的合理化和提高建筑的安全性，并开始用于造船业。
然而，最近几年对钢板质量的要求日趋严格，如减少强度下降等。
为了满足新的要求，基于一个全新的概念，JFE钢铁公司进行了大量研究以获得解决与传统冷却技术问题相关的方案，并开发出新一代加速冷却工艺，称之为超级-OLAC工艺，并应用于JFE钢铁公司西日本钢厂。
当中厚板进行水淬火时出现的热传递和沸腾现象可以大致分为两种方式，即核胞沸腾和薄膜沸腾。
在前一种沸腾中，冷却水直接与钢接触，热量通过产生的泡传递。
相比之下，后一种沸腾中在钢与冷却水间形成一个蒸汽薄膜，热量是通过蒸汽薄膜传递。
核胞沸腾的冷却能力比薄膜沸腾更高。
在中厚板冷却开始时，中厚板表面温度较高，薄膜沸腾起主导作用。
然而，随着中厚板表面温度的下降，蒸汽薄膜变得不稳定，冷却水开始局部上直接与中厚板接触，沸腾逐渐转向核胞沸腾。
此外，在瞬时沸腾状态下，当薄膜沸腾和核胞沸腾共存时，随着冷却的继续，冷却能力提高。
采用传统冷却方法，如喷淋冷却和层流冷却时，如果冷却水流量提高以强化冷却，冷却迅速地转换成瞬时沸腾，是核胞沸腾和薄膜沸腾的混合。
热处理工艺路径对9Ni低温钢组织和性能的影响
用 垂 直 弯 曲 型 连 铸 机 浇 铸 成 连 铸 坯 ， 化 学 成 分 如 表 １所 其
示 。连铸坯按曼 内斯曼低倍组织评级标准进行检验 ， 连铸 坯
低 倍 偏 析 、 裂 、 角 区 裂 纹 、 裂 、 杂 、 点 均 在 二 级 以 内 角 夹 黑
内 。经 测定 ，Ｎｉ 的 Ａｃ 为 ６ ０ ， ｃ 为 ７０ ， 将 铸 坯 ９ 钢 ２℃ Ａ ３ ２℃ 先
Ｔａ ． Ｔｈ ｅ ｃ ｌ ｏ ｏ ｉ ｏ ｆ９ ｓｅ ｌ ｂ１ ｅＣｈ ｍｉａ ｍｐ ｓｔ ｎ ｏ Ｎｉｔｅ ｃ ｉ
０ 引 言
镍 系低 温 钢 因 其 良好 的低 温 韧 性 和 足够 的强 度 ， 低 温 是
ｆｒ ｅｔＱｕｌｙｓｏｅ Ｖ ） ｏ ｓ（ ａｉ ｃｒ， ０ ｔ ｔ
织 ，ｅ 为 ８ ０Ｃ 火 加 ６０ （ ） ２ ｏ淬 ６ ℃淬 火 加 ６ ０ 回火 后组 织 ， 图 ０℃ 由
可见在完全奥氏体化淬火后 回火组织随 回火 温度的提高 回
火 析 出相 更 加 充 分 均 匀 。经 奥 氏体 化 淬 火 加 两 相 区 淬 火 加 回火 后 得 到 的 组 织 比 经 奥 氏体 化 淬 火 加 回火 后 的 组 织 更 加
２１年 ・ １ ０１ 第 期
技 术 与 研 究
中 国材 料科 技 与 设 备 （ 月 刊 ） 双
热 处 理 工 艺 路 径 对 ９ 低 温 钢 组 织 和 性 能 的 影 响 Ｎｉ
闵秉 栋 ， 陈超 ， 才 定 ， 汉谦 杨 张
（ 山 钢铁 股 份 有 限 公 司 ， 海 宝 上 ２ １０ ） ０ ９ ０
钢 的热 处 理 工 艺 路 径 主 要 有 淬 火 ＿ 回火 （ Ｔ）淬 火 ＋ 淬 火 ＿ Ｑ 、 ＋ 回火 （ Ｔ） 本 文 主 要 研 究 了 不 同 热 处 理 工 艺 路 径 下 ＱＱ 。 ９ 低 温 钢 组织 和性 能 。 Ｎｉ
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本人签名： 日期：2003.12.5
I
东北大学硕士学位论文
摘要
直接淬火工艺对中厚钢板组织性能的影响
摘要
本文围绕直接淬火工艺各工艺条件对淬火－回火后组织性能的影响及其与 再加热淬火工艺的比较，采用物理模拟技术和实验室热轧技术相结合的方法，对 直接淬火工艺的机理及其应用进行了以下几方面的研究： (1) 绘制了实验钢种 A 和 B 的连续冷却转变曲线， 对其采用直接淬火工艺的 可行性进行了分析； (2) 研究奥氏体再结晶变形、奥氏体未再结晶区变形、冷却速度等各工艺因 素对马氏体和贝氏体金相组织和转变动力学的影响。在奥氏体未再结晶区变形， 淬火后产生形变热处理效果。随变形量的增大，马氏体包尺寸变大，而马氏体束 被分割细化。另外一个显著特点就是当变形量较大时马氏体束发生了明显的弯 曲。 因此由形变热处理所导致的力学性能的提高是由马氏体束的细化和位错密度 的提高所产生的。过冷奥氏体加工变形时，引入的位错组织可以被马氏体继承。 但并非所有位错都能为马氏体所继承， 只有能量降低的位错才会有选择的保留在 马氏体之中。 (3) 对直接淬火工艺与再加热淬火工艺在组织性能方面的差异进行分析比 较，与 RQ 工艺相比，采用 HR+DQ 和 CR+DQ 工艺生产的钢板具有明显较高的 强度和塑韧性能。 (4) 研究不同的工艺条件对钢板淬透性的影响。HR+DQ 和 CR+DQ 工艺中 由于大量变形的作用，铁素体和贝氏体相变受到了促进，会降低钢板的淬透性。 但在 HR+DQ 和 CR+DQ 工艺中，淬火前的加热温度比 RQ 工艺的高，有更多合 金元素溶入奥氏体中，起到了提高淬透性的作用。两种因素综合作用的结果使得 三种工艺在对淬透性的影响方面差别不大。
关键词
直接淬火 组织性能 控轧控冷 形变热处理 马氏体 贝氏体
II
东北大学硕士学位论文
Abstract
The Effect of Direct Quench Process on the Microstructure and Mechanical Properties of Steel Plate
东
北
大
学
2004 年 2 月
A Thesis in Materials Forming Engineering
The Effect of Direct Quench Process on the Microstructure and Mechanical Properties of Steel Plate
By PAN Dagang Supervisor: Professor WANG Guodong
Associate Professor DU Linxiu
Northeastern University Feb. 2004
声
明
本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。 论文中取得的研究成 果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也 不包括本人为获得其它学位而使用过的材料。 与我一同工作过的同志对本研究所 做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。
III
东北大学硕士学位论文
Abstract
Key
words:
direct quench,
microstructure,
mechanical properties, TMCP
ausforming, martensite, bainite
IV
东北大学硕士学位论文
目录
目录
声 明 ...............................................................................................................................................I 摘要 ................................................................................................................................................. II ABSTRACT.................................................................................................................................... III 1 绪论 ......................................................................................................................................... - 1 1.1 直接淬火工艺简介 ........................................................................................................ - 1 1.2 直接淬火工艺的工艺背景及发展历史 ........................................................................ - 2 1.2.1 TMCP 工艺的内容及其发展 .......................................................................... - 2 1.2.2 用控制冷却的方法生产高强度钢板的发展历史 ............................................. - 5 1.3 直接淬火-回火(DQ-T)工艺的基本机理 ..................................................................... - 7 1.3.1 直接淬火-回火工艺（DQ-T）的发展简介 ...................................................... - 7 1.3.2 再加热淬火-回火钢（调质钢）的金相组织和机械性能 ................................ - 7 1.3.3 直接淬火-回火(DQ-T)过程中钢的金相组织和强韧性能的变化 .................... - 8 1.3.4 直接淬火工艺中合金元素的作用 ................................................................... - 11 1.4 本课题的研究目的、意义及主要内容 ...................................................................... - 13 1.4.1 研究的目的和意义 ........................................................................................... - 13 1.4.2 主要研究内容 ................................................................................................... - 14 2 实验钢的连续冷却转变研究 ................................................................................................ - 15 2.1 实验钢种简介 .............................................................................................................. - 15 2.2 实验方法及实验内容 ................................................................................................. - 16 2.2.1 热膨胀法 .......................................................................................................... - 16 2.2.2 实验内容 .......................................................................................................... - 18 2.3 实验结果及分析 .......................................................................................................... - 18 2.3.1 CCT 曲线结果分析 .......................................................................................... - 18 2.3.2 金相组织结果分析 .......................................................................................... - 21 2.4 本章小结..................................................................................................................... - 24 3 热变形工艺对直接淬火中相变的影响 ................................................................................. - 26 3.1 实验方法...................................................................................................................... - 26 3.2.1 热变形工艺对马氏体相变的影响 ................................................................... - 27 3.2.2 热变形工艺对贝氏体相变的影响 ................................................................... - 34 3.3 本章小结...................................................................................................................... - 36 4 直接淬火工艺对实验钢组织性能的影响 ............................................................................. - 37 4.1 实验方法...................................................................................................................... - 37 4．2 实验结果及分析 ....................................................................................................... - 38 4.2.1 淬火后的金相组织 .......................................................................................... - 38 4.2.1 回火后的组织性能变化 ................................................................................... - 39 4.3 本章小结...................................................................................................................... - 44 5 直接淬火工艺的热轧实验研究 ............................................................................................ - 45 5.1 实验方法...................................................................................................................... - 45 5.1.1 热轧实验 ........................................................................................................... - 45 5.1.2 淬透性实验 ....................................................................................................... - 46 5.2 实验结果及分析 .......................................................................................................... - 51 5.2.1 热轧工艺实验结果及分析 ............................................................................... - 51 i