提高S355低温冲击韧性的工艺研究(3)

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1.1.3 控轧控冷

（1）加热温度的控制

钢材的加热温度是实现控制轧制的第一步，对钢材获得合适的组织结构和最佳性能有重要的作用。钢在轧前进行加热时，可进行碳氮化物(或氮化物)的溶解和奥氏体晶粒的长大两个过程，轧前奥氏体晶粒尺寸主要决定于加热温度和形成碳化物的微量合金元素的含量[6]。所以要求准确控制轧件的加热温度，轧制加热温度过高，原始奥氏体晶粒过大，不利于轧制过程中的晶粒细化，并容易发生混晶，另一方面温度过高对于微合金化处理的钢，因碳氮化物部分溶解而不利于阻止晶粒长大，故加热温度控制在1140～1160℃为宜。

(2)终轧温度和冷却速度的控制[18]

终轧温度是控制轧制与控制冷却工艺中一个非常重要的因素，终轧温度对成品组织的影响十分明显。按钢材的力学性能对组织的要求，终轧温度应该在奥氏体未再结晶区，这样才能使钢材获得综合力学性能良好的热轧组织：即终轧温度控制在Ar3左右，根据生产情况，后三道次增大压下率，最大限度地产生弥散析出物粒子、细化晶粒，为热处理创造尽量好的基础组织条件。终轧温度确定为850～900℃，轧后采用吹风机吹冷，达到正火效应，以避免钢中产生严重的带状，为避免因冷却速度过快导致贝氏体生成，故降低钢的韧性，加速冷却至500℃后吊出坑冷。通过采用控轧控冷工艺措施，使铁素体晶粒细化，珠光体细小，有利于提高钢的强韧性。其热轧组织和控轧控冷组织对比如图1.2所示[2]。

1.1.4 热处理工艺

(1)热处理

热处理是通过加热、保温和冷却的方法改变钢的组织结构以获得工件所要求性能的一种热加工工艺[7]。通过这样的方法，可以改变材料内部或表面的金相组织结构，进而控制其性能。热处理工艺不但可以充分挖掘材料性能潜力，强化金属材料，节省材料和能源，降低结构重量，而且能够大幅延长机器及其零件的使用寿命，提高机械产品质量，得到一个顶几个甚至几十个的实际效果。

热轧和控冷控扎组织对比

图1.2 热轧和控冷控扎组织对比

在钢的热处理过程中，绝大多数是把钢先加热到奥氏体状态，然后用适当的冷却方式冷却，从而得到所期望的性能和组织。一般，称钢加热获得奥氏体转变的过程为“奥氏体化”。

钢的加热转变，也可称为钢的热处理加热，是为了能够获得均匀而细小的奥氏体晶粒。因为大多数的零件构件都是在室温中工作的，所以钢的性能最终是取决于奥氏体冷却转变以后的组织，因此钢从奥氏体状态进而冷却的过程，是其热处理的关键步骤[8]。

在热处理生产过程中，钢在奥氏体化后一般有2种冷却方式：一种是连续冷却方式，如图1.3曲线1所示，钢从奥氏体状态一直冷却到了室温。第二种是等温冷却方式，如图1.3曲线2，把奥氏体状态的钢快速冷却到临界点下面某一个温度保温，让其产生恒温转变过程，再冷却下来。

(2)热处理的手段

常见的热处理手段有“四把火”：退火、正火、淬火和回火。

退火：退火是将钢加热到临界点Ac1以下或以上温度，保温后随加热炉缓慢冷却至室温，以获得近乎平衡状态的组织的热处理工艺[9]。使用退火工艺，可以均匀钢的组织及化学成分，调整硬度，细化晶粒，消除加工硬化和内应力，改善成形和切削加工性能，并为淬火做好组织准备。种类包括：均匀化退火、球化退火、完全退火、不完全退火、应力退火和再结晶退火。