赵喜伟 李 峥
(河钢集团舞钢公司)
摘 要 对于调质高强钢，越厚的钢板在热处理生产时的难度越大。通过 260 mm 特厚 EH460 钢板的热处理试验，对比分析不同热处理工艺生产钢板的力学性能及微观组织，从而确定高温淬火 + 临界温度淬火 + 回火的热处理工艺。采用新热处理工艺生产的钢板综合性能良好且性能均匀，不同厚度位置都具有较高的强度及冲击韧性。
关键词 大厚度 调质高强钢 热处理工艺 两次淬火
0 前言
随着科学技术的进步，世界各国都加大了对海洋资源的开发力度，海上工程设备趋于大型化。在海洋工程用钢板厚度增加的同时，性能要求越来越高，特别是特厚、超厚钢板的生产难度不断加大。尽管我国为了满足海洋开发的需求，不断升级海洋工程装备、增加海洋工程装备用钢的研发投入，但是大型设备关键部件制造用大厚度调质高强钢仍然主要依赖进口，亟待国内钢厂开发出替代进口的特厚钢板［1］，260 mm 厚度海洋工程用EH460 钢板既属于此类钢板。根据客户要求，强度指标不能随厚度增加而降低，为了保证钢板性能，本文对 260 mm 厚度 EH460 钢板的热处理工艺展开试验研究，以期解决此类特厚钢板的生产难题。
1 成分设计
特厚钢板的心部组织及性能控制难度大，合理的化学成分是保证组织和性能的关键因素之 一［2，3］。根据以前生产大厚度 EH460 钢板的经验，设计了表 1 所示的 260 mm 大厚度 EH460 钢板化学成分，添加了 Mo、V、Nb 等强碳化物形成元素，提高大厚度钢板的强度和淬透性，同时起到沉淀强化和细晶强化的作用［4，5］。
2 热处理工艺试验及性能、组织检验
2． 1 高温淬火 + 回火
试验钢按照表1中的化学成分要求冶炼，在铸锭、轧制完成后堆垛缓冷 48 h。根据以前相近成分钢板的生产经验，对 P19C031381 试验批号钢板先进行高温淬火 + 回火热处理，力学性能检验结果如表 2 所示。从表中可以看出，抗拉强度符合 EH460 标准要求，但冲击性能较差。从图 1所示不同板厚位置金相组织形貌看，试验钢板经过高温淬火 + 回火热处理后，微观组织主要是粒状贝氏体。
2． 2 两次淬火 + 回火
对 P19C031382 批号钢板进行高温淬火 + 临界温度淬火 + 回火热处理，即两次淬火工艺试验，力学性能检验结果见表 3，两次淬火 + 回火处理状态钢板的冲击性能比只进行高温淬火 + 回火处理钢板有较大的提高，增加临界淬火能够大幅度提高大厚度钢板的冲击性能［6］。而经过高温淬火 + 临界温度淬火 + 回火热处理后，钢板微观组织为两相区混合组织，即针状铁素体 + 少量贝氏体，如图 2 所示。
3 分析讨论
由于受压缩比和轧制力传递能力的限制，大厚度钢板心部的晶粒细化程度不够，淬火时大厚度钢板心部冷却速率较小，致使钢板心部的晶粒比较粗大，相同部位的冲击性能稳定性差; 在冷却过程中大厚度钢板表面到心部不同位置的冷却速率有较大差异，导致钢板厚度方向组织和性能产生较大的差异。因此，钢板热处理后不同厚度位置的性能存在较大差异［7］。
260 mm 厚度 EH460 钢板只经过高温淬火 +回火热处理后，板厚 1 /2 位置的强度比 1 /4 位置高出 30 MPa 左右，微观组织主要是一种粒状贝氏体，这种组织冲击性能特别差，钢板厚度 1 /2 位置和 1 /4 位置的平均冲击功只有 32 J; 而经过高温淬火 + 临界温度淬火 + 回火热处理后，钢板不同位置的强度均匀性得到显著提高，钢板厚度 1 /4和 1 /2 位置的强度基本相同，而且冲击韧性也有明显提高，通过金相显微镜可以看到，钢板微观组织主要是针状铁素体 + 少量贝氏体。
4 结论
( 1) 对于 260 mm 特厚钢板 EH460，采用常规的高温淬火 + 回火热处理工艺，所生产钢板心部位置很难得到理想的组织和性能，钢板厚度方向的力学性能差别也比较大。
( 2) 采用高温淬火 + 临界温度淬火 + 回火的热处理工艺，能使钢板得到针状铁素体组织，钢板厚度 1 /2 位置的冲击韧性有较大改善，同时也提高了钢板厚度方向的力学性能均匀性。
参考文献
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