淬火温度对Q890D的组织性能的影响

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1、淬火温度对超高强钢Q890D组织性能的影响王炜1管亚飞2秦亚2曲锦波1（1.沙钢研究院；2.沙钢钢板总厂，江苏张家港215625）摘要本文以屈服强度890MPa级的超高强度调质钢板Q890D为对象，研究了淬火温度对实验钢显微组织及力学性能的影响。试验结果表明：再加热淬火温度决定了合金元素的溶解和分布状态、原始奥氏体晶粒尺寸，最终影响实验钢的综合力学性能。当淬火温度为900℃、回火温度为580℃时，该实验钢具有良好的性能，即屈服强度Rp0.2=925MPa、抗拉强度Rm=960MPa、-20℃冲击功Akv=115J，各项指标均满足技术要求。关

2、键词高强钢，Q890D，淬火温度，组织性能，原始奥氏体晶粒引言随着重型机械的大型化和自重轻量化，市场对低合金高强钢的用量需求越来越大，强度级别也不断提高，屈服强度级别从460MPa提高到890MPa，甚至1100MPa以上[1]。高强度钢板具有有效减轻机械自重，提高工程机械使用能力等优点，因而，目前许多研发工作都以高强钢为主要研究对象。目前，对于强度级别较高、性能稳定性和均匀性要求较高的中厚板而言，传统的调质热处理（淬火+高温回火）生产工艺仍然是不可代替的，而淬火工艺的选择对产品的组织性能是极为关键和重要的。淬火是使钢强化和获得理想使用性能

3、的主要方法之一[2]，而淬火加热温度影响着奥氏体晶粒尺寸和合金元素在钢中的溶解与分布状态，由此改变钢的淬透性和相变后的马氏体板条束尺寸，进而影响钢的力学性能。本文以高强钢Q890D为研究对象，研究淬火温度对其显微组织与力学性能的影响，揭示淬火温度和Q890D组织与力学性能之间的关系，并为Q890D的工业应用提供理论依据。1试验材料与方法参考标准规定的范围，并结合沙钢Q690D的成分设计思路，制定了Q890D的化学成分。试验用钢在沙钢研究院试验工厂的150kg真空感应熔炼炉中冶炼，具体化学成分见表1。表1实验钢的化学成分（wt.%）CSiMn

4、BCr+Ni+Mo+CuNb+Ti+VCeq0.160.301.330.0015≤1.3≤0.05≤0.55冶炼后的钢锭在箱式电阻炉中加热至1200℃，保温1.5~2小时，利用f750mm两辊可逆式试验轧机进行轧制试验。钢锭在1000~1150℃内进行奥氏体再结晶区轧制，奥氏体未再结晶区轧制的开轧温度为900℃，经过7道次轧制成目标厚度20mm的钢板，累积压下量超过50%，终轧温度为860℃，之后空冷至室温。对热轧态钢板进行调质热处理试验，淬火温度为840、870、900、930、960和990℃，保温时间均为1h，淬火后所有样品均进行58

5、0℃回火处理。对热处理后试样进行显微组织分析和力学性能测试，采用4%硝酸酒精进行常规金相检验，并用饱和苦味酸温水浴侵蚀出原奥氏体晶粒，利用光学显微镜（ZeissAxioImagerA1m）进行组织分析。常规拉伸试验在250KN电子万能材料试验机（Instron5585H）上进行，采用f10mm的标准圆棒拉伸试样。冲击试验在摆锤冲击试验机（InstronIMP450J）上进行，试验温度为-20℃。利用场发射扫描电子显微镜（Quanta3DFEG）对冲击断口进行形貌观察。2试验结果2.1显微组织图1为实验钢的热轧态组织，主要是由铁素体、粒状贝氏

6、体和M-A岛组成。图1实验钢的热轧态组织图2为实验钢经不同温度淬火后的显微组织，可以看出，840℃淬火后的组织主要由马氏体、少量铁素体和M-A岛状组成，这是由于在相对较低的温度下淬火，实验钢没有完全奥氏体化，使部分轧态组织得以保留；淬火温度为900℃时，实验钢完全奥氏体化，淬火后组织全部由马氏体组成，且板条细小；当淬火温度为990℃时，虽然同样是完全奥氏体化状态，但由于加热温度过高，导致了淬火后马氏体板条束较900℃淬火时粗大。840℃900℃990℃图2不同温度淬火后的显微组织图3为不同淬火温度处理之后原奥氏体组织.。由图可知，随着淬火温

7、度的升高，实验钢板奥氏体晶粒尺寸增加。840℃-900℃温度区间淬火后，原奥氏体晶粒在8-10mm左右；而高于900℃淬火，原奥氏体晶粒尺寸明显增大，其大小在15-30mm左右。840℃870℃900℃930℃960℃990℃图3不同温度淬火后的原始奥氏体组织2.2力学性能经过不同温度淬火+580℃回火后，实验钢的力学性能如图4所示。可以看出，随着淬火温度的提高，钢板的强度和硬度都增加，当淬火温度在840~870℃时，强度变化尤为明显，当淬火温度超过870℃后，强度增加幅度较小，趋于平缓，当淬火温度高于900℃时，屈服强度均在925MPa左

8、右。图4不同温度淬火+回火后试样的力学性能从图4可以看出，随着淬火温度的升高，实验钢冲击功呈下降趋势。当淬火温度达到930℃时，冲击功大幅下降，其值低于100J。图5为实验钢低温