淬火工艺对1100MPa级超高强钢组织和性能的影响

3.1 淬火工艺对试验钢屈服强度的影响

不同淬火温度、时间下，Q1100E试验钢的屈服强度变化趋势如图1所示。

从图1可看出，随着淬火温度的升高，屈服强度逐渐降低，淬火温度为930℃时屈服强度最低。随着保温时间的增加，屈服强度先升高后降低，当保温时间为30～40min时，屈服强度基本达到最高值；较为明显的是在930℃的淬火温度下保温50min时，屈服强度出现最低值。

3.2 淬火工艺对试验钢抗拉强度的影响

不同淬火温度、时间下，淬火工艺对Q1100E试验钢抗拉强度的影响如图2所示。

从图2可看出，抗拉强度随着淬火温度和时间的变化波动较小。

3.3 淬火工艺对试验钢冲击性能的影响

不同淬火温度、时间下，Q1100E试验钢-40℃的冲击吸收能量变化趋势如图3所示。

从图3可看出，随着淬火温度的升高和保温时间的增加，Q1100E钢的低温冲击吸收能量先升高后降低；在相同的保温时间内，冲击吸收能量随着淬火温度升高而下降的现象较为明显；淬火温度相同时，冲击吸收能量呈现先增后降的趋势，保温30min时冲击吸收能量最高。综合考虑强韧性，厚度6～20mm的 Q1100E试验用钢的最佳淬火工艺为870～890℃淬火、保温时间30～40min。

4 不同淬火工艺下的组织

Q1100E试验钢经870～930℃淬火后，均为板条马氏体组织。不同淬火温度、时间下，Q1100E试验 钢扫描电镜金相组织如图4所示。

从图4可看出，当870℃淬火时，因晶粒较细小，大部分晶粒内马氏体块不明显，随着淬火温度升高，不同取向的马氏体块区分更加清晰。淬火时间对组织的影响趋势类似于温度的影响，随着淬火时间延长，晶粒尺寸增大。

不同淬火工艺对原始奥氏体晶粒度的影响如图5所示。

从图5可看出，随着淬火温度由870℃提高至930℃，原始奥氏体晶粒尺寸由5.7μm增大到 15.9μm；当淬火温度为870℃时，淬火时间由40min延长至80min，原始奥氏体晶粒尺寸由4.5μm增大到6.5μm。

因此，淬火温度的高低会影响材料的奥氏体化及合金元素固溶程度，根据CCT试验，测试出试验钢的Ac3为852℃，由于本文试验钢板最低淬火温度为870℃，所以可实现完全奥氏体化。但温度对微合金元素固溶影响较大，当淬火温度较低时，微合金元素Nb、V等碳化物或碳氮化物钉扎原始奥氏体晶界，阻碍晶粒长大。当淬火温度升高时，合金元素碳化物或碳氮化物固溶于奥氏体，其阻碍晶粒长大效果减弱，晶粒长大，尺寸成倍增加。随着淬火加热时间延长，合金元素固溶量也是逐渐增多，同样导致了晶粒长大。比较而言，晶粒尺寸受淬火温度的影响更为敏感。

5 结束语

通过对不同淬火温度及淬火时间下的组织结构、物理性能进行对比分析，得出以下结论。

1）Q1100E试验钢随着淬火温度的升高，屈服强度逐渐降低，淬火温度930℃时屈服强度最低。在同一淬火温度下，随着保温时间的增加，屈服强度先升高后下降，保温时间为30～40min，屈服强度基本达到最高值，930℃保温50min时，屈服强度最低。

2）Q1100E试验钢抗拉强度随着淬火温度和时间的变化，波动较小。

3）Q1100E试验钢随着淬火温度升高和保温时间的增加，低温冲击性能先升高后降低；在相同的保温时间内，冲击吸收能量随着淬火温度升高下降现象较为明显；淬火温度相同时，冲击吸收能量呈现先增后降的趋势，保温30min时，冲击吸收能量最高。

4）厚度6～20mm的Q1100E试验钢的最佳淬火工艺为870～890℃淬火、保温时间30～40min，该 研究结果能科学地指导生产实践。

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