Q345D钢动态CCT曲线的研究

总第155期
2006年第5期H E B EI M ETALLU R G Y
To tal155 2006,N um ber5
收稿日期:2006-08-23Q345D钢动态CCT曲线的研究
杨林浩,朱新堂,万永健
(邯郸钢铁公司　技术中心,河北　邯郸　056015)
摘要:为了优化Q345D控轧控冷参数,在Gleeble试验机上进行了热模拟试验,确定了热变形工艺参数以及热变形后冷却速度对相变开始温度、相变进行速度和组织的影响,为Q345D在中板二线上的顺利开发奠定了坚实基础。

关键词:CCT曲线;相变;再结晶
中图分类号:TG15111 文献标识码:A文章编号:1006-5008(2006)05-0007-03
RESEARCH ABOUT DY NAM I C CCT CURVE OF Q345D STEEL
Y ANG L in-hao,ZHU Xin-tang,WAN Yong-jian
(Technique Center,Handan Ir on and Steel Company,Handan,Hebei,056015)
Abstract:To op ti m ize the contr olled-r olling and contr olled-cooling para meters of Q345D steel,a hot-si m u2 lati on test is done with Gleeble testing machine,the hot defor mati on p r ocess para meters are deter m ined,as well as influence of the cooling s peed after defor mati on on the starting te mperature and the conducting s peed of phase transfor mati on and the structure,and s o creates a base f or the devel opment of Q345D steel in mediu m-p late line.
KeyWords:CCT curve;phase transfor mati on;recrystallizati on
1　前言
2000年6月,邯钢中板生产线(一线)进行了低合金钢种Q345D的试制,其生产工艺采用低C,Nb微合金化+控轧控冷,成品的各项力学性能指标均达到了标准要求。

由于市场原因,该钢种迟迟未能形成批量生产。

随着邯钢中板二线即将建成投产,如何发挥中板二线的控轧控冷优势,尽快实现Q345D钢板的批量生产提上了研究日程。

为了优化Q345D控轧控冷参数,在Gleeble试验机上进行了热模拟试验,确定了热变形工艺参数以及热变形后冷却速度对相变开始温度、相变进行速度和组织的影响,为Q345D在中板二线上的顺利开发提供依据。

2　试验方案
211　试验材料的化学成分
试验材料为16mm Q345D中板试样,其化学成分见表1。

表1　试验用钢的主要化学成分%
C Si Mn S P Nb Cu N i Cr Ti V 0113013211330102901025010260100901010010080100301003 212　热模拟试验
21211CCT曲线测定方案
将试验材料加工成Φ8mm×12mm的试样。

为了保证Nb的充分溶解,参考邯郸目前的加热规程确定加热温度为1200℃、保温时间为10m in;试样的总变形程度(真变形)为1115,接近热模拟试验机所允许的最大变形程度。

取5个试样在1200℃保温10m in后分别在1050,930,890,850℃时变形,各道次真变形依次为0169,0119,0115,0112,各道次变形速度依次为:15,30,40,43s-1,道次间隙时间依次为7,112,1s,变形后分别以1,5,10,20,30℃/ s的冷却速度冷却至室温。

试验样的模拟热变形工艺见图1所示。

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图1　模拟热变形工艺示意图
21212复合冷却试验方案
另取3个试样进行与21211方案相同的加热轧制变形后,进行复合冷却试验模拟,即变形后试样先以3℃/s 的速度冷到844℃,再以30℃/s 的冷速冷到720℃,最后以5℃/s 的冷速冷却,不同的是第一个试样(H1)冷却到620℃后保温,第二个试样(H2)冷却到600℃后保温,第三个试样(H3)冷却到580℃后保温,保温时间为10s 到120s 。

复合冷却试验方案如图2所示。

图2　复合冷却试验示意图
21213道次变形程度对相变点的影响试验方案
为测试在相同的道次变形温度与间隙时间的情
况下改变各道次变形程度,并以相同的冷却速度冷却时对相变点的影响,再取3个试样,采用与21211试验方案相同的道次变形温度,但改变各个道次的真变形程度,即3个试样4个道次的真变形分别为D6:0169,0119,0115,0112;D7:0129,0135,0129,0122;D8:0158,0124,0119,0114。

然后3个试样均以10℃/s 的冷速冷却。

3　试验结果
311　CCT 曲线的绘制
由21211试验方案试样的温度-膨胀量关系曲线(图3),由温度-膨胀量曲线可确定相变开始点和相变终了点。

在本试验中,为了消除试样在高温相变时的热效应所引起的附加膨胀量,采用偏离一定转变量的方法,将偏离1%～215%作为相变点,将得到的各点绘制成图4所示的CCT 曲线。

图3　测CCT 曲线试样的温度-
膨胀量曲线
图4　试验样的CCT 曲线图
312　复合冷却试验结果
由21212试验方案得到试样的时间-膨胀量关
系曲线(图5)可以看出,该试样的时间-膨胀量关系曲线没有很明显的转变开始点和终了点。

为了更加准确的确定相变转变点,将试验的冷却过程曲线绘制在CCT 曲线中(图6),冷却过程曲线与CCT 曲线的交点温度值可以作为试样等温相变确定点的参考。

结合21212试验方案试验数据和图5、图6可以看出,本试验中的3个试样在进行等温时温度已经低于相变开始温度,试样H1与H2可以确定其转变终了点。

H1在130s 、H2在105s 左右转变结束,但是H3的膨胀量全为负值,表明试样在保温开始时已经转变结束。

图5　复合冷却试验方案试样的时间-膨胀量曲线
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河北冶金 2006年第5期
图6　Q345D 复合冷却试验方案试样的等温冷却曲线
313　道次变形程度对相变点的影响
按照试验方案21213得到的4个试样(D3、D6、D7、D8)的温度-膨胀量曲线见图7。

图7　测道次变形程度对相变点影响试样的温度-膨胀量曲线
4　试验结果讨论
由图3可以看出,一个试样的冷却曲线只产生2个拐点,将这些拐点连接起来产生的2条曲线即为转变开始线和转变终了线。

由图4中可以看出,随着冷却速度增大,转变开始点和终了点降低,转
变速度加快。

这是因为铁素体相变属扩散型相变,加大冷却速度抑制了原子的扩散能力,使变形奥氏体分解在较低温度下进行,因此冷却速度的增加使A r 3下降。

由图7可以看出变形量对转变开始点的影响,D7,D6,D8,D3在930℃以上的真变形分别为0164,0178,0182,0188,对应的转变开始温度分别
为720,735,745,750℃。

由此可以得出结论:在
930℃以上随变形量的增加,转变开始温度升高。

热变形促使A r 3温度升高的主要原因是:
(1)在设定的试验温度范围内,奥氏体处于未再结晶和部分再结晶区。

在这个区域变形,奥氏体因晶格扭曲提高了自由能,同时也增加了奥氏体的热力学不稳定性,因此增大了奥氏体分解的趋势。

(2)变形后未发生再结晶的奥氏体晶粒被拉长,为奥氏体向铁素体转变提供了更多的形核部位,使铁素体形核率增加,促进了奥氏体向铁素体的转变,即由于形变诱导相变的作用使相变温度升高。

5　结论
(1)CCT 曲线表明:Q345D 钢随冷却速度的增加相变开始温度、结束温度降低,转变速度加快。

(2)通过CCT 曲线的测定,可预测Q345D 的现场实际冷却过程中,相变的开始点为686℃左右、终了点为610℃左右,此温度值可以作为现场制定控制冷却工艺的参考。

(3)在再结晶温度(930℃)以上增大真变形可以提高相变温度,这是形变诱导相变的结果。

(上接第48页
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图6　GCr15轴承钢轧后二次快冷钢温曲线图
4　结论
(1)Φ50mm GCr15轴承钢终轧温度控制约950℃,轧后以5℃/s 左右的冷却速度二次快速冷
却到400～450℃。

经一段时间后钢温返红到620～650℃,之后温度开始均匀下降,600℃左右缓
冷收集入冷房,待钢材温度低于200℃后出冷房入库,可获得良好的组织性能。

(2)本试验的轴承钢生产工艺一方面抑制了再结晶晶粒的长大,使轴承钢组织为细珠光体和较薄的网状碳化物,保留了轴承钢因轧制变形引起的晶内缺陷,使碳化物呈弥散均匀分布,改善了退火前的碳化物网状级别,网状碳化物级别小于315级,沿轧件横断面分布均匀和细小。

同时,这样的组织使得在退火加热过程中保留了大量的碳化物质点,在球化时成为现成的核心,有利于碳化物的球化。

(3)本试验的轴承钢生产工艺既缩短了生产周期有利于保证交货期,又提高了石钢的经营信誉度和用户满意度,取得了良好的社会效益。

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