调质工艺对Q690D钢综合力学性能及组织的影响

　　近年来，在低合金高强度钢板的生产过程中，控轧控冷(TMCP)技术已得到广泛的应用，但对于690MPa及以上级别高强钢的生产控制而言难度较大，主要表现在保证较高强度的同时不能降低钢板的低温冲击韧性[1]。为了保证钢板的性能，提高产品成材率，对于较厚规格690MPa及以上级别中厚板的生产，采用传统淬火+高温回火的调质热处理工艺仍是当前主流。

　　笔者结合某钢厂的具体情况，针对60mm厚Q690D钢板，从生产工艺入手，试验得出不同温度淬火及回火条件下试验钢的综合力学性能，并对显微组织结构进行理论分析，以对实际生产控制提供借鉴。

　　1　Q690D钢的技术要求

　　试验用钢为Q690D，交货状态为调质(淬火-高温回火)，厚度为60mm，化学成分见表1(质量分数)，标准成分要求[2]见表2(质量分数)。

　　对比表1、表2可知，试验钢的化学成分均满足国标GB/T 16270—2009要求。

　　试验钢的标准力学性能要求[2]见表3。

　　2　试验材料及方法

　　Q690D钢生产工艺流程为：铁水脱硫预处理→210t顶底复吹转炉冶炼→LF炉精炼→RH→板坯连铸→下线缓冷→板坯再加热→高压水除磷→粗轧→精轧→ACC冷却→矫直→空冷→抛丸→淬火→高温回火→空→探伤→剪切→喷印→入库→发货。

　　对调质处理的试验钢板，在其头部宽度1/4处，切取尺寸为500mm×300mm×60mm全厚度样坯，并在样坯宽度1/2、厚度1/4处制取拉伸、冲击及金相试样。根据GB/T　228—2002《金属材料室温拉伸试验方法》标准，采用沿垂直于轧制方向切取的25mm标距圆形横截面比例拉伸试样，在华龙WAW—1000D拉伸试验机上完成拉伸力学性能测试;根据GB/T 229—1994《金属材料夏比摆锤冲击试验方法》标准，沿轧制方向切取纵向10mm×10mm×55mm夏比标准试样，在-20℃条件下，采用V型缺口，在新三思ZBC2752A冲击试验机上完成夏比冲击试验。轧制态及回火金相试样经砂纸研磨和抛光后用4%硝酸酒精溶液进行腐蚀，淬火金相试样经砂纸研磨和抛光后用过饱和苦味酸水溶液进行腐蚀，其显微组织结构的观察均在Axio　ObserverD1M型金相显微镜上完成，精细显微组织结构的观察及能谱分析在LEO 5.0HV型扫描电子显微镜上完成。

　　3　试验方案及结果

　　为研究热处理工艺对试验钢综合力学性能的影响，以获得最佳调质工艺参数，试验用Q690D钢板尺寸为10000mm×2200mm×60mm，利用LOI公司总包设计的N2保护辐射管加热辊底式淬火炉、辊压式淬火机及明火加热辊底式回火炉进行调质处理，淬火炉炉膛尺寸72000mm×3900mm×3025mm，回火炉炉膛尺寸86000mm×3900mm×2760mm，淬火机淬火介质为水。以淬火温度和回火温度为变量，分别进行试验方案设计，其中保温时间起始点是利用L2加热模型计算得出的常温钢板入炉后钢板尾部表面温度被加热至炉温所在的时间节点，保温时间终止点为钢板头部出炉所在的时间节点。