浅谈配分过程对热轧直接淬火配分钢拉伸性能及冲击韧性的影响

唐勇 汤嘉 刘冰

摘 要：近年来，淬火配分工艺水平不断提高，将先进工艺应用于热轧直接淬火配分钢，这不仅能够增强钢拉伸效果，而且还能提高其冲击韧性，这有利于提高先进工艺应用率，同时，还能扩大配分钢的应用范围。本文通过实验分析的方式展开探究，以此了解配分过程等温配分钢性能变化情况。

关键词：热轧直接淬火配分钢；拉伸性能；韧性

前言：目前，专业学者对高强钢提出了较高关注度，将先进的淬火配分工艺应用于高强钢生产活动中来，使其通过淬火处理得到马氏体，并在适合温度下完成等温处理任务，最终生成马氏体加残余奥氏体。本文所介绍的热轧直接淬火配分工艺是在原有研究理论的基础上产生的，现今应用于热轧板研究，以此提升钢拉伸性能和力学效果。由此可见，该论题具有探究必要性，能为相关生产活动提供借鉴。

1实验准备

1.1基本材料

实验过程选用化学成分主要为C、Si、Mn、Ti、AL、Cu、Cr、Ni、Mo、Nb的钢材料，即在原有TRIP型成分中加入新元素——Ti，所添加的元素具有良好的融合效果，其与氮元素反应能够产生氮化钛和钢，其中，Ti质量分数小于等于0.025%时，Ti的活跃度较弱，参与作用不显著，适当增加W为0.15%，能够生成定量的碳化钛，此时少量Ti会在基体中固溶，借此分析实验钢的力学性能。

实验材料准备完成后，准备实验设备，本次实验应用到的设备主要为全自动相变仪，借助该设备完成内在化学成分的温度测量，总结实验钢经冶炼处理后形成的铸锭以及锻造后形成的锻坯，接下来将取得的特定规格的锻坯进行高温处理，温度调节至1250摄氏度，然后保温时间为两小时，之后对其进行重复次轧，使厚度达到37mm，温度降低至910摄氏度时，仍对其重复次轧，次数主要为三次，使厚度达到14mm，温度到达925摄氏度时，对其进行冷却处理，冷却速度为51——71℃/s，冷却温度到375摄氏度左右。最后实验钢分别置于温度为410摄氏度的空气电阻炉中，等温配分的时间不相一致，分别为6分钟和16分钟，待各自时间到达后，然后空冷到室温，这一过程所谓的热轧动态配分工艺[1]。

1.2实验方法

实验过程中应用到的方法主要有膨胀法，应用拉伸试验机完成实验钢的温度和拉伸性能测试。-21摄氏度和-38摄氏度这两种条件下的冲击韧性，处理过程即切割、研磨、抛光、腐蚀，其中，腐蚀液体为硝酸酒精，浓度为4.2%。接下来应用发射电子探针显微分析仪了解二次电子形貌，并对其进行成分探究和结构分析，应用X射线衍射仪测定平均碳含量，以及剩余奥氏体含量。在此期间，应用达到的方法主要引进于国外，先进方法能够提高含量分析结果的准确性。

2实验结果

2.1结果介绍

上述腐蚀液体选为4.2%的硝酸酒精，此时实验钢形貌主要为板条马氏体，等问配分时间到达后，此时形貌特征最为明显，其中，配分时间为16分钟的形貌更加明显，这主要是因为等温配分时间较久，在时间允许的情况下，供碳原子会自由、充分扩散，同时，还能自由聚集，进而会充分腐蚀，扩大腐蚀面积，最终顺利、完整的脱离出马氏体板条。由于马氏体板条极易出现位置移动现象，再加上，板条间的晶界会被无序分解，进而会发生合并行为，出现板条宽化现象。

分析实验钢得到的电子像信息，从中能够看出，马氏体板条结构能够不断细分，无论哪种试样形式，均未见碳化物，从另一个角度来讲，等温配分16分钟的马氏体未出现回火分解现象，主要是因为配分过程中添加适量的Si元素，能够起到渗碳体制约作用，进而碳能够在钢中以特点形态存在，这也是碳自由移动、扩散的基本条件。等温配分16分钟后，马氏体板条会出现不同程度的浮动现象，主要是因为内部剩余大量奥氏体，由此可知，这一条件下的奥氏体明显多于空冷动态配分试验得到的奥氏体，再加上实验钢较厚，其组织均匀效果较差，马氏体组织最为明显，在此期间，贝氏体组织显而易见，贝氏体特征最为明显，它的形成条件主要为：配分过程提供的冷却速度较慢，进而会出现奥氏体。奥氏体稳定后能够大量存在于马氏体板条间，存在状态主要为薄膜状，其中，板条宽度在210——410nm之间，奥氏体薄膜宽度在51——145nm之间，之所以奥氏体稳定性不被破坏，主要是因为碳化物发挥了重要的抑制作用。

2.2结果讨论

实验钢屈服强度在665MPa——1115MPa之间，抗拉强度在1085MPa——1450MPa之间，屈强比为0.65——0.78，实验钢延伸率为16.5%——26.5%，强塑积超过20050MPa%，个别实验钢强塑积超过28500MPa%。部分实验钢因厚板温度冷却时间不同，影响内部温度和外部温度的一致性，中心组织明显变化，进而屈服强度会相应降低。等温配分时间保持16分钟，实验钢的强度会大大增加，并且延伸率明显优越于等温配分时间保持6分钟的实验钢。结束实验后，实验钢碳含量为1.04%——0.36%，剩余奥氏体含量为15%——27%，对比可知，碳含量相对较低，剩余奥氏体含量相对较高，主要是因为后者的碳元素分布效果更加均匀。实验钢周围有较多的冲击断口形貌、穿晶解理脆性断裂形貌，配分时间为16分钟左右的形貌特征变化情况不是十分明显[2]。

结论：综上所述，配分过程应用热轧直接淬火配分工艺，能够增强配分钢的拉伸性能，并且抵御冲击的水平也会相应提高，具有良好的冲击韧性。通过实验钢分析的方式探究热轧直接淬火配分的合理性和实用性，能夠增强论文说服力。这有利于提高热轧直接淬火配分工艺的应用范围，确保该工艺作用下的高强钢被大量应用，取得良好的应用效果。

参考文献：

[1]李志伟，欧阳泽宇，李雪锋.配分过程对热轧直接淬火配分钢拉伸性能及冲击韧性的影响[J].材料与冶金学报，2016，15（03）：214-219+224.

[2]李云杰，刘洺甫，胡虹玲.非等温碳分配条件下的热轧DQ&P工艺研究[J].轧钢，2015，32（02）：13-17.

作者简介：

唐勇（1995-），男，辽宁铁岭人，汉族，辽宁科技学院冶金工程学院材料成型及控制工程专业学生.

刘冰（1986-），通讯作者，女，辽宁本溪人，满族，辽宁科技学院冶金工程学院讲师，硕士，主要从事先进高强钢生产工艺优化及性能控制.