高强度工程机械用钢Q550的回火工艺

　　近年来，随着我国装备制造业的快速发展，装备制造业已成为拉动国民经济快速增长的主要动力，工程机械的用量越来越大。随着工程机械向大型化、轻型化发展，对其构件的屈服强度和疲劳强度、冲击韧性、冷成形性和可焊接性能提出了更高的要求[1]。高强度钢板的性能水平对于提高工程机械的能力和效率、延长使用寿命、减轻设备自重、降低能耗、提高整体的档次有着重要作用。550MPa级以上的高强度钢板采用低碳低合金化贝氏体钢，生产普遍采用轧制+调质处理工艺，其研究也集中在调质工艺上[2]。但在实际生产过程中这种工艺路线较长，生产成本较高。鄂钢宽厚板厂具有先进的轧制和热处理生产线，其冷却装置采用Mulpic层流装备，目前，采用控轧控冷(TMCP)轧制了高强度工程机械钢Q550，但在实际生产中回火温度和时间的确定是整个工艺中的最关键环节。本文通过研究不同的回火工艺对工程机械钢Q550组织和性能的影响，从而确定最佳的回火热处理工艺。

　　1 试验材料与方法

　　试验材料为鄂钢130t转炉冶炼连铸成250mm×1800mm板坯，其化学成分如表1所示。

　　板坯在加热炉中加热到1230℃保温40min，在四辊轧机上分两阶段( 粗轧—精轧)轧制，经过13道次轧制成厚度为20mm的钢板。粗轧在1000℃以上的奥氏体再结晶区采用大的道次压下率完成，通过多道次的反复再结晶充分细化奥氏体晶粒。精轧在950℃以下的奥氏体未再结晶区完成，精轧阶段累计压下量大于60%，通过奥氏体未再结晶区的变形为相变提供更多的形核位置和驱动力，终轧温度为880～920℃。轧制完成后，进入层流水加速冷却，冷却速率≥20℃/s，冷却到250～300℃后空冷。

　　经轧制冷却后的钢板试样在箱式热处理炉中进行回火热处理，分别将试样放置在不同的温度(400、450、500、550、600、650℃)炉中保温60min后空冷。空冷后试样加工成拉伸、冲击及金相观察试样。按照GB/T 228.1—2010《金属材料 拉伸试验 第1部分: 室温试验方法》在Zwick/Roell Z250液压伺服拉伸试验机上进行拉伸，按照GB/T229—2007《金属材料 夏比摆锤冲击试验方法》在SANS ZBC摆锤式冲击试验机上分别进行0℃和-60℃夏比冲击，金相试样经抛光、3%硝酸酒精溶液腐蚀后，放在AXIO金相显微镜上观察钢板的组织。试样制成透射电镜(TEM)薄膜样品，在JEM-2100F型透射电镜中观察微观组织和析出物，并用INCA能谱仪对析出相进行成分分析。

　　2 试验结果

　　2.1 热处理前后力学性能

　　钢板回火前后的拉伸性能和回火后0℃和-60℃夏比冲击吸收能量如表2所示。从表2中可以看出，未经回火的抗拉强度Rm为955 MPa，屈服强度Rp0.2为735MPa，断后伸长率A为12.5% 。随着回火温度的提高，钢板的抗拉强度下降，450℃后抗拉强度急剧下降，当温度提高到650℃时，拉强度已下降为721MPa。