正火工艺对20g钢板时效冲击性能的影响.pdf

第 1 9卷第 3期 l 9 9 7年 6月 山 东 冶 金 S h a n d o n g Ye j i n Vd 1 9 NO 3 J u n e 1 9 9 7 叫 耿 珑 兰 毫 堡苎 垦一 日 b f 济南钢铁集团总公司中 板厂 f吼 摘 要 对 2 钢板的热轧奄和正火态试样进行时教冲击实验 结果证啊 2 0 g 铜板经 8 9 o 9 z 0 正业 处理后 时效冲击性能得到较大改善 且正业工艺对厚规格 2 0 g 钢板时教值的提高更加明显t 但以正火状 吝交货的 2 0 g 钢板需考虑对强度的补偿 关 键 词 芝 I旦 蔓 t 睦 婆 旦 童 每 Th e Ef f e c t o f Nor m a l i z i ng Pr o c e s s o i l Ag e i ng I mp a c t P r o p e r t y o f 2 0 g S t e e l P l a t e Xu Hc mg q l n g f Th e Me d i u m P h t e P l a n z 0 f J i n a n I r o n a n d s t e e l Gr o u p G e n e r a l C o r p o r io B Ab s t r a c t To do a g i mp a c t t 笛t f o r h o t r o I l甜 a n d n o r n u d b 唧 o f 2 0 g s t e e l p la t e t h e r 皓ult札a 懈 t h a t t t m h a o r ma l i z e d t a H 力 e n t 2 0 g s 把d pla t e札 t e mp e r 枷o f 8 9 01 9 2 01 t h e d g imp a c t p r o p e r t y c a n g e t 曲 m p r o v e m e n t t t h r o u m l iz iw p r o c e s s t h e 血g心c a n h a v e o b v i o u s e n c h 8 n c l e me n tf 0 r 2 0 gt h k k p l a t I nm1 l s t b et ho u g ht s u e n g x h c o mp e 哪 d wh e n Z O g s t e e l pla t e p r o v i d e d i n t h e c 口 d hi n 0 f nm m a li z e d K wo r d n o r ma l iz i n g h e d l e r s t e d pla t e a E e i mp a c e GB 7 1 3 8 6规定 2 0 g 钢板 的时效冲击性能不得低于 2 9 J c m 生产实践表 明 2 0 g钢板的 各项指标 中 时效冲击性能是较难保证的一项 过去济南钢铁集团总公 司 简称济钢 中板厂生 产的 2 O g锕板 时教 冲击性能很差 尤其是厚规格钢板 有时仅达到 8 J c m 随着钢水徽钛处 理及控温轧制工艺 的实施 2 0 g钢板的合格率保持 了较高的水平 但是 控温轧制也影响 了中 板轧机的生产率 随着济钢常化炉的建成投产 这一矛盾将得到解决 因此 研究正火工艺对 2 0 g钢板时效冲击性能的影响十分必要 l 实验 方法 通过对同一张钢板所取试样进行两种工艺的正火处理 进行 热轧状态及不 同热处理状态 的时效冲击实验 分析不同的正火工艺对时效值的作用 同时对不同状态 的钢板进行拉力实验 与金相分析 以便分析正火处理对钢板的机械性能与组织结构 的影响 1 1 实验 用材料 钢板 的生产工艺是 由济钢一炼钢 2 5 t 转炉冶炼 出钢后在大包中 金 化 喂线 吹氢处 收禧 日期 9 9 6 年 l 2月 6日 21 维普资讯 1 9 9 7 年 6 月 山东冶金 理 连铸成坯后进 中板厂 经三辊 轧机开坯 四辊糟轧 轧制时采用常规工艺 实验所用 试样 取 自济锕中板厂生产的 Q2 3 5 钢板 从 中选取符合标准规 定的 2 0 g成分 的试样 化 学成分见表 1 1 2 试样的热处理 为了比较 不同的正 火工艺对时效冲击 性 能的影响 选 取两 种不同的正火制度 分 别在较高温度和较低温度情况下保温 1 2 1热 处理 设备实验 所用设备 为 S x 一 8 1 6型高温箱式 电阻炉 使用 E u 一2型 热电偶测温 衰 1 试样的 化学 成分 规 格 I l l l l3 C S i Mn P 0 0 1 5 0 0 1 9 0 0 1 0 0 0 1 3 0 0 1 7 0 0 0 9 0 0 1 4 0 0 1 3 0 0 1 5 0 0 1 3 0 0 1 1 0 00 6 1 2 2 热处理工艺实验用正火工艺如图l 所示 第一种工艺为 将试样加热到 8 9 o c 保温 l mi n mm厚度 然后出炉空冷至室温 第二种正火工艺为 加热到 9 2 0 C 保温 1 ra i n ram厚 度 然后 出炉空玲 1 3 试样制备与实验 1 3 1 时效 冲击实验将正火处理后 的试样与 热轧态试样分别制成 3 5 ra m宽的样条 先预拉伸 1 0 后 再制成 u型缺 口冲击试样 每个样条制成 两 个 冲击样 将 各试 样放 入马 弗炉 内 加热 到 2 5 0 C 并保温 l h 空冷至室温 利用 J B一3 0 B型 冲击实验机做 冲击实验 1 3 2 拉力实验为试验正 火对强度的影响 将 部分试样用第二种正火制度处理 利用 WE 6 0 0 型万能实验机馓拉力实验 1 3 3 金 相 检 验 选 取 1 6 ram 的 8号 样 与 2 0 ram 的 l 2号样 制成金相 试样 将 金相 试样 用 田 l 正火工艺 第二种正火制度处理 做金相检验 并与热轧态的金相结果作 比较 2 实验 结果 时 蜊 2 1 时效 中击性能 衰2 时效冲击实验结果J e ra 三种状态的时效值列于表 2 2 2 拉力实验结果 正火后的拉力实验结果与热轧态拉力实验结果 见袁 3 3 分析与讨论 3 1 正火工艺对时效性能的影响 3 1 1 正 火后钢 板时效性 能的变化 规律 由表 2 可以看 出 除 4 号试样的 8 9 0 C正火态时效值 比热轧 2 2 s 呲 0 0 0 0 0 O O 0 0 O 0 0 n 轴 盯 札 拈 鹅 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 加 孔 札 船 孔 孔 拈 黔 0 O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 u 2 船 儿 H u 0 0 0 0 O 0 0 0 0 0 0 O n 加 加 维普资讯 绦融庆 正火工艺对 2 钢板对 效冲击性能的影响 态低 6号试样的 9 2 0C正火态值低干热轧 态值外 其 余各试样经两种制度正火后 的 时效值均 比热轧状态的时效值高 热轧状 态的试 洋中 除 1 4 mm试 样的时效值稍低 外 其它各规格试佯的时效值与其厚度值 成反 比 规格越厚 时效冲击性能越差 越 薄则时效冲击性能越好 这是因为薄规格 钢板的总变形量 比厚规 格的大 终轧温度 表 3 机械 性能 又低 所以 薄规格钢板的组织更均匀 更细化 时效冲击性能也就越好 这一规律对正火后 的时效性能的作用则不那么明显 正火后 薄规格钢板时效值 的提高程度 比厚规格时效值提高 程度小 3 个 8 mm试样热轧态时效值平均为 6 6 8 J c m 经 8 9 0 正火后平均为 8 1 3 J c m 上 于 2 L 7 而 3个 1 6 ram 试样 的热轧态时效值平均 为 5 1 c m 8 9 0 正 火后 平 均为 7 5 7 J C F I 1 上升 4 8 4 3 1 2 游离态 C N原子扩散与位错重布变化对正火钢时效性能的作用 由柯垂尔位错理论 得知 低碳结构钢 的时效现象是 由于间隙原子 的作用引起 的 主要是因为 c N 原子 的重新分 布 由于碳 氮原子在铁索体中的溶解度随温度 的下降而减小 因此当热轧钢板快速冷却时 过 剩的 e N原子米不及析出 而得到过饱和的铁素体 这种不稳定的固溶体其 时效过程在室温 和较高温度下均可进行 因冷变形会降低碳 氮原子在铁素体中的溶解度 当锅炉钢板承受弯 曲 卷边 扩径等冷变形后 在一定的温度和压力下工作时 固溶于钢 中的 C N原予就会脱溶 通过短距离扩散 偏聚 干位错周围 形成柯氏气团 钉扎位错 使钢 的韧性下降 这就 发生 了应 变时效 经正火处理后 时效冲击性能会得到改善 这与正火时 c N原子 的扩散有关 轧后 冷却的铁素体中溶有过饱和的 C N原子 正火时的高温有利于 C N原子的扩散 重新分布 这样铁索体中 C N原子的过饱和度相对减少 同时 正火还会使钢中铁原子扩散的速度加剧 丽奥 氏体 的再结晶又会使位错密度降低 因此 这些因素都使发生应变时效的趋势减小 应变 时效现象减轻 其表现就是时效值的提高 3 1 3 正火钢板组织细化对改善时效性 能作用的分析8 号样与 l 2号样的金相 照片如图 2 及图 3所示 从这两个图可以看出 正火后 钢 的晶粒比热轧状态钢的晶粒度细 8 号试样热轧 志晶粒度为 7 0级 正火后细化为 8 5级 1 2号样热轧态晶粒度为 6 5级 正火后细化为 8 0 级 而且正火后两个试样的组织也 比热轧状态均匀 晶粒 的细化 组织的均匀成为时效冲击性 能改 善的另一个原因 3 2 正火工艺对力学性能的影响 从表 3可以看 出 正火后钢板的屈服强度与抗拉强度均有不 同程度 的下降 而钢板的延伸 率却有 一定程度的提高 屈服强度下降的幅度很大 抗拉强度略有下降 虽然经正 火后钢板的 品粒度有一定程度的细化 但正火也同时促使了固溶于铁素体中的 C N原子的析出 降低了 固镕强化的怍用 高温区的保温使铁原子及c N原子扩散的速度加快 再结晶后会降低位错 密度 减少位错强化的作用 另外 正火还会降低钢中的应力 弱化应力强化 因此 这些因素 都会使 2 0 g钢板的屈服强度 抗拉强度下降 而使延伸率提高 3 3 两种正火工艺的比较 从丧 2及图 2可以看出 两种正火状态的时效值相差不大 没有一种工艺 比另一种使时效 一 一 维普资讯 山东冶金 a 热轧志 7 5 级 1 0 0 ll 0 l I 一 h正火吝 8 0级 j 1 0 0 圉 2 8 号 试样金相组螅 a热轧杏 6 5教 1 0 0 b正业志 7 0级 1 0 0 圉 3 2号试样盒相组织 值 的提高幅度更太 因此 正火工艺中 在 A 温度 以上 3 0 5 0 C的温 区中 加热温度对时效 冲击性 能的影响不明显 从节能的角度考虑 低温正火是可取 的 4结语 2 0 g钢板经 8 9 0 9 2 0 正火处理后 时效冲击性能可以得到 明显地改善 正火工艺会显著 降低 2 O g钢板 的屈服强度 抗拉强度的降低则很少 但延伸率会显著提高 因此 正 火状态交货 的 2 0 g钢板一定要考虑对强度的补偿 正火工艺对厚规格 2 0 g钢板 的时效值的提高 比薄规格 的更明显 因此 厚规格的 2 0 g钢板更适台以正火状态交货 目前 济钢用撤钛处理加控温轧 制的方法可以生产合格的 1 6 mm 以下的