一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于高强度厚钢板热处理生产技术领域，具体涉及一种提高低碳低合金高 强度厚钢板低温韧性的热处理技术。
【背景技术】
[0002] 高强钢可广泛应用于矿山机械、煤炭采运、农业机械、建筑机械、铁路运输等行业， 随着各类工程机械朝大型化、多功能、高参数等方向的发展，高强度高等级大厚度钢板的市 场需求量逐渐增加。而制约高强钢生产和性能的一个主要原因是随着强度和厚度的增加， 钢板韧性变差，尤其是强度超过960MPa，厚度超过30mm的高强度钢板。
[0003] 目前，有许多提高高强度钢板低温韧性的专利，如，专利CN102899584A，采用的是 零保温淬火工艺，淬火过程中，钢板保温时间为零，由于保温时间短，晶粒来不及长大，得到 较细的组织来提高钢板低温韧性；专利CN100463978C和专利CN101876001A，均采用的是淬 火+亚温淬火的工艺，其在奥氏体+铁素体两相区进行加热并淬火，得到铁素体软相来达到 提尚钢板初性的目的。
[0004] 对于现有技术来说，在对钢板进行淬火或亚温淬火热处理时，均采用的是均温淬 火工艺，即钢板在整个厚度范围内温度是一样的。采用此工艺时，其加热保温时间较长，生 产率较低，能耗高，生产成本较高；同时，奥氏体晶粒在保温过程中长大明显，对低温韧性不 利。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的在于提出一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，主要是利用 加热过程中，由于钢板表层温度较高，心部温度较低，使其心部产生一定的铁素体软相或细 小的奥氏体晶粒，以此来提高钢板的低温韧性。
[0006] 为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：
[0007] -种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，钢板置于热辐射加热 无氧化炉中加热，采用如下热处理工艺：
[0008] 热处理工艺（1):当表层温度高于Ac3或达到炉子温度，而心部温度处于Acl~ Ac3时，采用辊压式淬火机对钢板进行淬火，使得钢板表层处于单相奥氏体区，心部处于奥 氏体+铁素体两相区，而钢板1/4处则处于过渡区，无论1/4处组织为奥氏体+铁素体或是 奥氏体，其将会有软相铁素体或是细小的奥氏体晶粒存在，而这类组织在后续淬火工艺后， 均可一定幅度提高钢板的低温韧性。淬火后，根据需要，钢板可不回火或回火处理；
[0009] 热处理工艺（2):当表层温度达到炉子温度，心部温度高于Ac3而低于炉子温度 时，采用辊压式淬火机对钢板进行淬火，使得钢板整个厚度范围内都处于奥氏体单相区，但 表层温度较高，奥氏体晶粒较大，而心部温度较低，晶粒较细小，故在淬火工艺后，细小的组 织可一定幅度提高钢板的性能。淬火后，根据需要，钢板可不回火或回火处理。
[0010] 相应地，采用热处理工艺（1)后，其获得的组织表层为马氏体，而心部为马氏体+ 铁素体；采用热处理工艺（2)后，其表层与心部均为马氏体组织，但心部组织较表层细小。
[0011] 进一步地，提高高强度厚钢板低温韧性所用的加热炉为热辐射加热无氧化炉，炉 子温度为Ac3+70~120°C，较常规淬火温度高，其目的是使得钢板在入炉加热升温的过程 中存在着较大的温度梯度。
[0012] 进一步地，钢板厚度彡30mm，钢板入炉温度< 50°C，钢板化学成分为（按重量 百分比计算）：C :0? 16 ~0? 18%、Si :0? 25 ~0? 29%、Mn :1. 0 ~1. 45%、P 彡 0? 015%、 S 彡 0. 008 %、Cr :0. 30 ~0. 80 %、Ni :0. 20 ~0. 80 %、Mo :0. 24 ~0. 35 %、Nb :0. 035 ~ 0. 040%、Ti :0. 011 ~0. 015%、B :0. 0015 ~0. 0020%，其余为 Fe 和不可避免的杂质。
[0013] 进一步地，钢板表层和心部均插入一个热电偶，测量钢板表层与心部温度。
[0014] 本发明所用的淬火技术则是，在淬火加热的过程中，钢板表层升温较快，心部较 慢，即，表层温度较高，心部温度较低。当表层处于单相奥氏体区时，心部则处于奥氏体+铁 素体或是较低温度的单相奥氏体区。通过后续淬火处理后，其心部可得到一定铁素体软相 或细小的晶粒，而这些组织可提高钢板的强度和低温韧性。
[0015] 本发明采用以上技术方案，使之与现有技术相比，至少具有以下优点和积极效 果：
[0016] 1.通过本发明工艺，钢板表层组织为马氏体，心部为马氏体+铁素体或细小的马 氏体组织，组织中存在软相和细小的晶粒，能大幅度提高钢板低温韧性。
[0017] 2.本发明实施后，钢板较常规淬火处理后的综合性能大幅改善，强度可提高 20MPa以上、低温冲击功可提高30%以上。
[0018] 3.本发明实施后，与传统淬火工艺相比，该工艺可减小淬火开裂的危险性，热处理 周期短，钢板氧化程度低，能耗低，生产效率高。
【附图说明】：
[0019] 图1为实施例1中的显微组织照片；
[0020] 图2为对比例1中的显微组织照片；
[0021] 图3为实施例2中的显微组织照片；
[0022] 图4为对比例2中的显微组织照片。
【具体实施方式】
[0023] 以下结合附图及若干较佳实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明，但不限 于此。
[0024] 实施例1
[0025] 该高强钢由以下组分组成（wt%)C:0. 16%、Si :0.25%、Mn :1.0%、P 彡 0.015%、 S 彡 0? 008%、Cr :0? 8%、Ni :0? 80%、M〇 :0? 35%、Nb :0? 04%、Ti :0? 015%、B :0? 0015%，其 余为Fe和不可避免的杂质。按上述成分冶炼后，乳制成厚度为30mm的钢板。
[0026] 将轧制后的钢板置于氮气气氛保护加热炉中加热，钢板入炉温度<50°C，炉子温 度为Ac3+70~120°C，在钢板表层和心部均插入一个热电偶，用以测量表层与心部温度。
[0027]当表层温度高于Ac3或达到炉子温度，而心部温度处于Acl~Ac3时，采用辊压式 淬火机对钢板进行淬火；淬火后，钢板经过250°C回火。
[0028] 本实施例得到钢板的机械性能见表1。
[0029] 对比例1
[0030] 炼钢和轧钢工艺如实施例1。
[0031] 将轧制后的钢板置于氮气气氛保护加热炉中加热，钢板入炉温度<50°C，炉子温 度为Ac3+70~120°C，在钢板表层和心部均插入一个热电偶，用以测量表层与心部温度。
[0032] 当表层和心部温度均达到炉子温度之后，保温30min，采用辊压式淬火机对钢板进 行淬火；淬火后，钢板经过250°C回火。
[0033] 本对比例得到钢板的机械性能见表1。
[0034] 实施例2
[0035] 该高强钢由以下组分组成（wt % ) :C :0? 18 %、Si :0? 29 %、Mn :1. 43 %、 P ^ 0. 015%,S ^ 0. 008%,Cr ：0. 30%,Ni ：0. 20%,Mo ：0. 24%,Nb ：0. 035%,Ti ：0. 014%, V:0. 03%、B :0. 0020%，其余为Fe和不可避免的杂质。按上述成分冶炼后，乳制成厚度为 80mm的钢板。
[0036] 将轧制后的钢板置于氮气气氛保护加热炉中加热，钢板入炉温度<50°C，炉子温 度为Ac3+70~120°C，在钢板表层和心部均插入一个热电偶，用以测量表层与心部温度。
[0037] 当表层温度达到炉子温度，心部温度高于Ac3而低于炉子温度时，采用棍压式淬 火机对钢板进行淬火。淬火后，钢板经过250°C回火。
[0038] 本实施例得到钢板的机械性能见表1。
[0039] 对比例2
[0040] 炼钢和轧钢工艺如实施例1。
[0041] 将轧制后的钢板置于氮气气氛保护加热炉中加热，钢板入炉温度<50°C，炉子温 度为Ac3+70~120°C，在钢板表层和心部均插入一个热电偶，用以测量表层与心部温度。
[0042] 当表层和心部温度均达到炉子温度之后，保温60min，采用辊压式淬火机对钢板进 行淬火；淬火后，钢板经过250°C回火。
[0043] 本对比例得到钢板的机械性能见表1。
[0044] 表1本发明实施例及对比例的力学性能
【主权项】
1. 一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，钢板置于加热炉中加热， 采用如下热处理工艺： 热处理工艺（1):当表层温度高于Ac3或达到炉子温度，而心部温度处于Acl~Ac3时， 采用辊压式淬火机对钢板进行淬火，淬火后，根据钢板目标力学性能需要，钢板可不回火或 回火处理； 热处理工艺（2):当表层温度达到炉子温度，心部温度高于Ac3而低于炉子温度时，采 用辊压式淬火机对钢板进行淬火，淬火后，根据钢板目标力学性能需要，钢板可不回火或回 火处理。
2. 根据权利要求1所述的提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，采用 热处理工艺（1)后，其获得的组织表层为马氏体，而心部为马氏体+铁素体；采用热处理工 艺（2)后，其表层与心部均为马氏体组织，但心部组织较表层细小。
3. 根据权利要求1所述的提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，加热 炉采用氮气气氛保护加热炉，炉子温度为Ac3+70~120°C。
4. 根据权利要求1所述的提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，钢板 厚度彡30mm，钢板入炉温度< 50°C。
5. 根据权利要求1所述的提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，其特征在于，钢板 表层和心部均插入一个热电偶，测量钢板表层与心部温度。
【专利摘要】本发明涉及一种提高高强度厚钢板低温韧性的生产方法，属于厚板的生产技术领域。轧制后的厚钢板采用如下热处理工艺：当表层温度高于Ac3或达到炉子温度，而心部温度处于Ac1～Ac3时，采用辊压式淬火机对钢板进行淬火；或当表层温度达到炉子温度，心部温度高于Ac3而低于炉子温度时，采用辊压式淬火机对钢板进行淬火。淬火后，可对钢板进行不同温度回火处理或不作处理。与采用常规淬火工艺所制得的钢板相比，该工艺可减小淬火开裂的危险性，通过此工艺制得的钢板，其强度可提高20MPa以上、低温冲击功可提高30％以上。此生产工艺简单、周期短、钢板氧化程度低、耗能低、生产效率较高。
【IPC分类】C21D9-52, C21D1-18
【公开号】CN104745796
【申请号】CN201510012004
【发明人】镇凡, 张宽, 曲锦波
【申请人】江苏省沙钢钢铁研究院有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2015年1月9日