Effect of Heat Treatment Process on Properties of 1000 MPa Ultra-High Strength Steel

 Two types of steel, C-Mn-Cr-Mo-B microalloyed steel and C-Mn-Mo-Nb-Cu-B microalloyed steel, are designed to develop 1000 MPa ultra-high strength steel. Two kinds of processes, thermomechanical controlled process (TMCP) combined with traditional off-line quenching and tempering (QT) process versus controlled rolling process (CR) combined with direct quenching and tempering (DQ+T) process, are applied. The effect of heat treatment processing mode on the microstructure and mechanical properties is studied. The relationship between microstructure and mechanical properties is investigated by SEM and TEM. After tempering at 450 to 550 ℃ for 1 h, the steel produced by TMCP+QT process shows combination of excellent strength and low temperature toughness. The yield strength is above 1000 MPa, elongation above 15% and impact energy at -40 ℃ more than 30 J. After tempering at 450 ℃, a large number of ε-Cu particles precipitated in C-Mn-Mo-Nb-Cu-B steel produced by CR+DQ+T process lead to a significant increase in yield strength. And after tempering at 500 to 600 ℃, the yield strength of the steel is further improved to 1030 MPa because of precipitates, such as nitride or carbide of niobium, carbide of molybedenum and vanadium. When the tempering temperature is increased above 620 ℃, the yield strength is still higher than 1000 MPa and elongation is above 20% and impact energy at -40 ℃ is more than 35 J. After tempering at above 500 ℃, the toughness of the steel treated by TMCP+QT process is superior to that of steel by CR+DQ+T process.     

热处理对1000MPa级工程机械结构用钢组织和性能的影响

设计了一种低碳Mn-Mo-Nb-Cu-B系超高强度工程机械结构用钢,研究了在同种成分条件下TMCP(thermo-mechan-ical control-process)+回火与控轧+直接淬火+回火两种工艺对钢组织和性能的影响.对比分析了热处理前后钢板各项力学性能和组织的变化.结果表明,两种工艺条件下钢的屈服强度和冲击性能的变化趋势相似,经500～620℃回火1h后钢的屈服强度均有大幅度提高.控轧+直接淬火+回火得到的钢板综合性能明显优于TMCP+回火,前者在600℃回火后屈服强度仍达到1000MPa以上,同时延伸率达到18%,-40℃冲击功大于30J,而后者塑性较好但强度稍低;随回火温度的升高,控轧+直接淬火+回火工艺条件下的组织演化速度要快于TMCP+回火工艺.     

经TMCP处理的ABS-EQ47海工厚板钢的组织性能

 以工业生产的ABS-EQ47钢为对象,研究了奥氏体连续冷却相变行为,在中试工厂使用热机轧制（thermo-mechanical control process, TMCP）工艺成功开发出35mm和40mm 厚钢板,考察了钢板经单道次模拟焊接热循环后的组织性能。结果表明,所开发钢板的组织为针状铁素体+细粒状贝氏体,屈服强度(Rp0.2)高于500MPa,抗拉强度(Rm)高于630MPa,伸长率(A)大于20%,在-60℃下横向Charpy冲击吸收能量(KV2)大于200J。TMCP型钢板的屈强比低于同成分调质（QT）钢板的屈强比,但其Rm高于QT型钢板。模拟焊接热输入为30kJ/cm时,粗晶区HAZ试样的KV2不低于40J。     

超快冷技术在TMCP钢种工业化生产中的应用

基于南钢板材生产线的超快冷系统及技术特点,成功开发并工业化生产低合金减量化Q345升级板、高强钢及在线淬火钢等TMCP钢种,实现了低成本减量化生产和简化工艺流程。     

50mm厚700MPa级别低碳贝氏体钢板AH70DB的开发

通过添加不同的微合金元素,结合TMCP+回火工艺,试验了3种不同成分体系的低碳贝氏体钢板AH70DB,研究了在相同轧制工艺和热处理条件下成分对组织及性能的影响,最终成功开发出50 mm厚度700 MPa级别AH70DB低碳贝氏体钢板产品。     

南钢低温高压服役用30.8 mm x4 342 mm宽板X80M管线钢的开发

南钢根据中俄东线油气管道Φ1422 mm特宽幅X80M管线钢制管要求和5300 mm宽厚板生产线工艺装备特点,通过低温用特宽、特厚钢板的合金设计、微观组织细化、TMCP精细调控等技术,成功开发了低温超大输量管道用钢的成套工业化制造技术。为了提高30.8 mm钢板的低温韧性,320 mm铸坯进行转钢展宽轧制,展宽3道次,压下量80mm;展宽后进行纵道次轧制,压下量都在22mm以上,钢板进入超快冷进行冷却,开冷温度设定为740～750℃,终冷温度430～450℃。得到了晶粒均匀细小的针状铁素体组织,具有较高的强度与良好的低温韧性的低温管线产品。     

终轧和终冷温度对X65/X70中厚板管线钢屈强比的影响

通过对不同终轧、终冷温度条件下X65/X70中厚板管线钢的板屈强比值和微观组织的变化研究发现,当终轧温度低于Ar3温度时,钢板进入两相区轧制,钢板组织呈带状分布,钢板屈服强度的提高幅度大于抗拉强度的提高,屈强比呈上升趋势.水冷中钢板头部温度过冷对屈强比控制也非常不利.通过对X65/X70管线钢进行控轧控冷工艺优化,屈强比值得到显著降低,大幅提高了管线钢板合格率和成材率.     

高强度特厚板减量化轧制工艺

利用无微合金化Q345D连铸坯料,采用TMCP和RCR+ACC两工艺进行了厚80~85 mm高强度厚板工业试验,对比了两工艺厚板的组织和性能。试验结果表明,经两工艺轧制的钢板均实现了组织和性能的良好匹配。与TMCP工艺相比,采用RCR+ACC工艺的钢板厚度1/4位置和钢板心部组织均匀性、厚度方向上的性能均匀性较好;轧制过程在奥氏体高温区进行,变形抗力低,有利于降低轧机负荷或实现低速大压下轧制,且省去了TMCP工艺中间待温时间,减少了轧制道次,实现了厚板轧制过程的减量化。     

实验室模拟控制轧制和调质处理对桥梁钢Q690q组织和性能的影响

研究了920℃精轧,830℃终轧以12℃/s冷至590℃,空冷的TMCP控制轧制工艺和TMCP+940℃淬火-630℃回火两工艺的桥梁钢Q690q(/%:0.05C、0.30Si、1.40Mn、1.10Cu、0.50Cr、0.80Ni、0.07V、0.55Mo,焊接冷裂纹敏感指数P_cm≤0.267)15mm板组织和力学性能。结果表明,TMCP工艺生产的桥梁钢Q690q组织主要由粒状贝氏体和少量铁素体组成,TMCP+调质处理后的组织为多边形铁素体和少量渗碳体,其屈服强度R_p0.2为845～870MPa,抗拉强度Rm895～900MPa,-20℃冲击功153～186J, -40℃为141～155 J。调质处理减小了钢材的M/A岛尺寸和位错密度,使Q690_q钢保持高强度的同时也具有较好的冲击韧性。     

济钢高级别管线钢X70的开发

针对高级别管线钢X70的性能要求,采用低C-Mn-Nb-Mo的化学成分设计和TMCP轧制工艺获得针状铁素体组织的设计思路,结合济钢现有的工艺装备,通过精心操作,试生产出满足标准要求的高级别管线钢X70。     

MULPIC冷却装置在品种钢研发中的生产实践

 舞钢新宽厚板生产线MULIPIC在线快冷装备具有高冷却速度等技术特点,结合控制轧制和在线快冷装备对船板、管线钢进行了开发研究,采用直接淬火工艺研究开发了高强工程机械用钢。结果表明： 60 mm厚度E36级TMCP船板钢,组织全部为铁素体＋珠光体,晶粒度10级以上,－40 ℃夏比横向冲击功在183 J以上;X70管线钢的组织为针状铁素体,力学性能合格率达98％;利用直接淬火（DQ）和离线回火工艺,生产出30 mm厚的WQ960D调质钢,屈服强度达到960 MPa,抗拉强度1030 MPa,－20 ℃纵向冲击功在43 J以上。     

X80低温用高强度管线钢的工艺与组织性能试验

 随着管道向低温地区的延伸,对输送管线的低温性能提出了更高的要求,突破寒冷地区用高强度管线钢强韧性配合的瓶颈需要对现有管线钢材料的组织结构设计和TMCP工艺进行优化。为研究TMCP关键参数和复杂组织之间的关系规律从而指导实际轧制过程,采用Gleeble热模拟试验机通过改变冷却速度、终轧温度、终冷温度和驰豫时间,观察得到的不同组织并分析变化规律。结果表明,随冷却速度提高,多边形(准多边形)铁素体体积分数下降,贝氏体铁素体体积分数增加;提高终轧温度,晶粒粗化,但针状铁素体组织比例基本不变;提高终冷温度到550 ℃时,组织严重粗化,并伴随大量恶化低温韧性的大尺寸尖角状MA岛;增加驰豫时间,多边形铁素体晶粒尺寸及体积分数逐渐增大。结合性能研究结果,设计出X80低温管线钢组织为细小的准多边形铁素体＋粒状贝氏体＋少量贝氏体铁素体(QF+GB占90%以上)的组织,其中大角度晶界占比高于50%。最终工业化TMCP参数设定为终轧温度750 ℃+终冷温度480 ℃+冷速20 ℃/s,得到的产品具有优异的低温冲击韧性,满足了X80低温管线钢的综合性能要求。     

控轧控冷工艺对X70钢板组织及性能的影响

通过研究控轧控冷工艺参数变化对X70钢板组织及性能的影响,优化精轧的开轧温度、终轧温度及ACC快速冷却等参数对X70管线钢的微观组织结构和性能的影响。结果表明,工艺优化后,X70管线钢得到以针状铁素体为主的均匀细化的理想组织和优良性能。     

用炉卷轧机生产的X65管线钢板的研制与开发

介绍了南钢在3500炉卷轧机上研制开发的X65管线钢板的生产工艺与产品性能.研究结果表明:将管线钢的碳的质量分数控制在0.07%以内,适当加入Nb、Ti和Mo等微合金元素,并控制P和S的质量分数分别低于0.013%和0.002%,在3500炉卷轧机上采用TMCP工艺,可以获得高强韧的针状铁素体型管线钢板,各项力学性能指标甚至可以达到X70的水平.此外,所研制的X65管线钢管具有良好的力学性能和焊接性能.     

Q345C低合金高强度结构钢板的试制

介绍采用氧气顶吹转炉→吹氩喂丝→板坯连铸→控制轧制生产Q345C低合金高强度结构钢板的生产工艺。通过对化学成分的合理设计及制订适合该厂冶炼、连铸、轧制的工艺，采取微合金化和控轧控冷相结合的有效技术措施，提高钢板的综合性能，特别是低温冲击韧性。生产的Q345C钢板，其产品质量完全符合GB／T1591—94标准要求。     

TMCP型Q500qENH特厚耐候桥梁钢板的工业试制

 提出一种低碳微合金MnCuNiCrMo钢,测试了其过冷奥氏体连续冷却相变（CCT）曲线,分别研究未再结晶区变形量、冷却速率对其相变行为的影响。使用厚板坯连铸(CC)—钢板控轧控冷(TMCP)工艺流程,在5m宽厚板工业生产线上成功开发出60mm特厚Q500qENH桥梁钢板。开发钢板的显微组织为细密粒状贝氏体(GB)+针状铁素体(AF)+多边形铁素体(PF);横向室温屈服强度大于560MPa,抗拉强度大于660MPa, 伸长率大于20%;Z向面缩率大于76%;-40℃下纵向Charpy冲击吸收能量(KV2)大于170J;零塑性温度为-85℃。     

Q345系列低合金结构钢板的低成本生产实践

通过对钢板强化机理的分析,认为采用热机械轧制(TMCP)工艺替代控轧工艺,可以降低钢中贵金属Nb的加入量;同时对不含Nb成分体系钢板试样的CCT曲线进行研究,设计了合理的TMCP工艺,试生产出不同规格的钢板。结果表明,钢板质量满足Q345系列低合金钢板的要求,有效地指导了Q345系列低合金钢板的低成本生产。     

调质处理工艺对微合金化Q960E钢70 mm板组织性能的影响

采用890～920℃淬火和560～600℃回火工艺对Q960E钢70 mm板进行性能测试,并利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)对Q960E钢板显微组织进行分析。结果表明：采用920℃淬火和560℃回火工艺的钢板强韧性匹配最优(UTS 1048 MPa, YS 1005 MPa, el.14%,-40℃KV₂ 52～61 J),钢板全厚度方向性能分布相对均匀,硬度值为27.5～33HRC;组织从表面至心部为回火索氏体和残余奥氏体。     

抗大变形管线钢的研究进展

总结了国内外抗大变形管线钢的研究进展,介绍了抗大变形管线钢的基本组织特征,详述了通过成分设计以及相变规律研究,制定出优化的控轧控冷工艺,在国内工业化试制出X65级(多边形铁素体+贝氏体铁素体)抗大变形管线钢.     

热处理工艺对5 mm 9Ni钢板性能的影响

研究了淬火+亚温淬火+回火(QLT)、淬火+回火(QT)、正火+正火+回火(NNT)3种工艺对5 mm9Ni钢板低温韧性的影响.结果 表明,采用NNT工艺,钢板低温韧性良好,逆变奥氏体含量8.0％;通过工艺试制,5mm 9Ni钢板,采用3.3mm厚度规格试样,-196℃冲击吸收能量≥40 J;采用2.5mm厚度规格试样...