[发明专利]一种低温高冲击韧性中等厚度钢板的热处理工艺

说明书

技术领域

本发明属于冶金领域，涉及一种钢板热处理工艺，特别是一种高冲击韧性中等厚度钢板的热处理工艺。

背景技术

随着国民经济的快速发展，桥梁、锅炉、压力容器、船泊、风塔等制造业对钢板的需求量日益增大，对钢板的性能、尤其是低温冲击韧性要求越来越高。按热轧、控轧控冷工艺(TMCP)的生产方式通常仅能生产出可满足常温至0℃冲击韧性要求的结构钢板；尽管用不断完善的TMCP也可生产出满足零下20℃冲击韧性要求的高性能钢板，但当钢板厚度有要求时、或更低温度下冲击韧性要求更高时，TMCP就表现出了局限性，如钢板组织不均匀性差、力学性能不稳定、无法满足零下20℃以下的高冲击韧性要求等，此时必须对钢板进行正火、调质等热处理。

钢板的大批量生产经验表明，对于厚度在12mm～80mm范围内的TMCP钢板，进行正火热处理后，容易获得理想的力学性能；而厚度为5mm～10mm范围内的TMCP钢板，正火热处理后的力学性能、尤其是低温韧性(-40℃以下)无法达到标准要求。

目前主要通过常规正火+冷矫直来生产中等厚度(4mm～16mm)的热处理钢板。常规正火工艺一般是：钢板在热处理炉内加热到Ac₃以上的温度，保温一定时间后出炉空冷至室温。由于钢板出炉空冷过程中存在高温相变、钢板不同区域存在温差，冷却后的钢板内存在很大的组织应力和热应力，这些应力将促使钢板发生翘曲，严重影响钢板的板形(平直度)。对厚度小的钢板尤为严重。为了保证钢板的板形，常用冷矫机进行强力矫直。

因此，对中等厚度(4mm～16mm)的热处理钢板而言，常规正火工艺存在以下不足：

1、钢板常规正火热处理时的加热温度高，能耗大；

2、热处理后的钢板板形不易控制，需用冷矫机矫直；

3、热处理设备维护费用高，生产周期长、效率低；

4、清除不完全的、存在于钢板表面上的缺陷或其它硬物，在矫直时易嵌入钢板形成表面麻坑，影响钢板表面质量；

5、-40℃以下的低温冲击性能无法达到标准要求，尤其是厚度为10mm以下的钢板。

发明内容

为了克服现有技术中对厚度为4mm～10mm TMCP钢板的常规正火工艺所存在的不足，本发明的目的是提供一种低温高冲击韧性中等厚度钢板的热处理工艺，该热处理工艺既可有效解决TMCP钢板热处理时因加热温度高而导致的板形翘曲、热处理能耗高、热处理设备维护费用高、生产效率低等问题，又可获得高的低温冲击韧性(-40℃以下)的钢板。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种低温高冲击韧性中等厚度钢板的热处理工艺，其特征在于该热处理工艺包括以下工序：

1)钢板入炉、加热，其中加热温度低于A₁温度50℃～100℃；

2)保温，保温时间为40～80min；

3)出炉空冷，得到低温高韧性中等厚度钢板。

本发明所述钢板的化学成分质量百分数为：0.040％～0.16％C、0.2％～0.5％Si、1.2％～1.8％Mn、0.02～0.04％Nb、0.04～0.07％V、0.01～0.02％Ti、S小于0.005％、P小于0.010％、其余为铁Fe。所述中等厚度钢板是由控轧控冷工艺获得的钢板，钢板的厚度为4mm～10mm。

本发明热处理工艺流程包括：钢板入炉→加热→保温→出炉空冷，其中加热温度低于A₁温度50℃～100℃、保温时间为40～80min、冷却方式为空冷。

本发明具有如下特点。

1、钢板热处理时的加热温度低于A₁，未达到钢的高温相变温度(A₃)，缩短了热处理周期，冷却时也无高温相变应力；

2、钢板热处理时的加热温度低于A₁，比常规正火加热保温温度(Ac₃以上)低得多，热应力也小得多。

3、钢板热处理时无高温相变应力、热应力低，钢板出炉后空冷不再发生翘曲.无需矫直机矫直，缩短了生产周期，也不会出因矫直而可能引起的钢板表面缺陷，如出现表面硬物压入钢板，保证了钢板的表面质量。

4、板的综合力学性能更高，这是因为TMCP钢板表层存在单边厚度为2～3mm、激冷的非铁素体+珠光体组织，当加热保温时，钢板表层的激冷组织将转变为组织细小的、力学性能高的回火索氏体组织，该层组织保证了钢板具有高的低温冲击韧性；