钢板自回火热处理工艺
阅读说明：本技术 钢板自回火热处理工艺 (Self-tempering heat treatment process for steel plate ) 是由 宋美微 刘海浪 张军 赵军 龚立国 杨艳 周光杰 靳凯 于 2021-08-30 设计创作，主要内容包括：钢板自回火热处理工艺,钢的化学组成质量百分比为C=0.35～0.38,Mn=1.4～1.45,Cr=1.8～1.9；Mo=0.15～0.20,其余为Fe和不可控制的杂质元素；关键工艺步骤包括：板坯加热：板坯加热的均热温度为1160～1240℃,总在炉时间150～190min；粗轧：开轧温度1050～1100℃,粗轧大压下,倒数三道次至少有一道压下量≥35mm,还有两道压下量≥20mm；精轧：开轧温度为980～1050℃,终轧温度在15℃的偏差范围内。自回火：控制温度在450～490℃下线。轧后到钢板下线之间的钢板空冷速率约为(4～10)℃/min。缓冷坑堆垛,缓冷坑底部铺设鹅卵石,坑壁双层保温砖；保温时间在72h以上。本发明工艺生产的钢板无需回火热处理即达到自回火的目的。(The steel plate self-tempering heat treatment process comprises the following steps of enabling the chemical composition of steel to be C = 0.35-0.38 in percentage by mass, enabling Mn = 1.4-1.45 in percentage by mass, and enabling Cr = 1.8-1.9 in percentage by mass; mo = 0.15-0.20, and the balance of Fe and uncontrollable impurity elements; the key process steps comprise: heating the plate blank: the soaking temperature for heating the plate blank is 1160-1240 ℃, and the total in-furnace time is 150-190 min; rough rolling: the initial rolling temperature is 1050-1100 ℃, the rough rolling is performed under high pressure, at least one reduction of the last three passes is more than or equal to 35mm, and the two passes are more than or equal to 20 mm; finish rolling: the initial rolling temperature is 980-1050 ℃, and the final rolling temperature is within the deviation range of 15 ℃. Self-tempering: the temperature is controlled to be lower than 450-490 ℃. The air cooling rate of the steel plate between the rolled steel plate and the down line of the steel plate is about (4-10) ° c/min. Stacking the slow cooling pits, paving cobbles at the bottom of the slow cooling pits, and paving double-layer heat-insulating bricks on the pit walls; the heat preservation time is more than 72 h. The steel plate produced by the process of the invention can achieve the self-tempering purpose without tempering heat treatment.)
技术领域
本发明属于冶金技术领域，涉及一种钢板自回火热处理工艺。
背景技术
现有钢板热处理技术成本高，工序流程长，工艺复杂。在一定的成分下，通过合理控制堆冷温度，保证下线钢板的板型，长时间缓慢冷却保证钢板内部质量。利用余热达到自回火的目的，得到预期的钢板性能，实现钢板不进热处理即可得到与钢板进热处理相同性能的钢板。减少大量工序，节约人力物力，大大缩短了交货周期。
发明内容
本发明旨在提供一种新型热处理技术，钢板无需回火热处理即达到自回火的目的。
本发明的技术方案：
钢板自回火热处理工艺，钢的化学组成质量百分比为C=0.35～0.38，Mn=1.4～1.45，Cr=1.8～1.9；Mo=0.15～0.20，其余为Fe和不可控制的杂质元素；关键工艺步骤包括：
（1）板坯加热：板坯加热的均热温度为1160～1240℃，总在炉时间150～190min；
（2） 粗轧：开轧温度1050～1100℃，粗轧大压下，倒数三道次至少有一道压下量≥35mm，还有两道压下量≥20mm；
（3）精轧：开轧温度为980～1050℃，终轧温度在15℃的偏差范围内；
（4）自回火：控制温度在450～490℃下线，轧后到钢板下线之间的钢板空冷速率约为4～10℃/min；缓冷坑堆垛，缓冷坑底部铺设鹅卵石，坑壁双层保温砖，保温时间72h以上拆垛。
所述钢板自回火，通过成分计算钢板马氏体转变温度，通过严格控制钢板下线温度在马氏体转变温度±30℃，即450～490℃下线。
马氏体转变温度计算公式：TBS=830～270w(C)～90 w(Mn)～37 w(Ni)～70 w(Cr)～83 w(Mo)。
例如根据模具钢成分计算马氏体转变温度约为469℃。即模具钢的入垛温度控制在469℃左右，才能保证钢板的硬度值满足要求。钢板入垛温度过高会造成上、下表面冷却速度不均匀而产生瓢曲变形，硬度值相应偏低。相反，入垛温度太低，钢板硬度值超。表面硬度每张钢板表面打九个点，距边部200mm，检测钢板整板表面硬度均匀性。通过取样检测钢板芯部硬度值，对比钢板表面与芯部硬度值的均匀性情况。按照以上技术方案生产的钢板硬度性能实绩：板厚65~90mm，硬度306～350HB。
本发明的有益效果：本发明通过钢的化学组成设计，合理控制堆冷温度，利用余热在温度场相对稳定的空间缓慢冷却进行自回火，来控制马氏体的转变速率，得到预期性能的钢板。
附图说明
图1为实施例1钢板3芯部硬度分布情况图。
图2 为实施例1钢板3厚度1/4位置500倍金相组织图。
图3为 实施例1对比钢板热处理后取样，钢板厚度1/4位置500倍金相组织图。
具体实施方式
下面结合具体实施实例对本发明作进一步说明。
实施例1：71mm厚的模具钢自回火热处理工艺
钢的成分质量百分比为C=0.36，Si=0.37，Mn=1.44，P=0.010，S=0.0016，Cr=1.84，Mo=0.16，其余部分为Fe及不可控制的杂质元素。
钢板1：（1）板坯加热的均热温度1219℃，在炉时间170分钟；（2）粗轧开轧温度1055℃，粗轧末三道次压下量30/31/35；（3）精轧开轧温度1000℃，精轧终轧温度900℃；（4）下线温度470℃，空冷速率为5℃/min。保温时间75h拆垛。
钢板2：（1）板坯加热的均热温度1222℃，在炉时间169分钟；（2）粗轧开轧温度1057℃，粗轧末三道次压下量31/31/35；（3）精轧开轧温度999℃，精轧终轧温度910℃；（4）下线温度460℃，空冷速率为5.1℃/min。保温时间75h拆垛。
钢板3：（1）板坯加热的均热温度1219℃，在炉时间171分钟。（2）粗轧开轧温度1065℃，粗轧末三道次压下量31/30/35；（3）精轧开轧温度998℃，精轧终轧温度909℃；（4）下线温度462℃，空冷速率为5.3℃/min。保温时间75h拆垛。
钢板4：（1）板坯加热的均热温度1213℃，在炉时间168分钟；（2）粗轧开轧温度1059℃，粗轧末三道次压下量30/30/35；（3）精轧开轧温度1010℃，精轧终轧温度911℃；（4）下线温度455℃，空冷速率为5.3℃/min。保温时间75h拆垛。
钢板5：（1）板坯加热的均热温度1203℃，在炉时间170分钟；（2）粗轧开轧温度1061℃，粗轧末三道次压下量30/31/35；（3）精轧开轧温度1008℃，精轧终轧温度905℃；（4）下线温度460℃，空冷速率为5.3℃/min。保温时间75h拆垛。
表1所示：检测钢板表面硬度，自回火钢板整板均匀性偏差较小，最大不超过20HB，钢板整板硬度值均满足306～350HB的要求，且处于硬度值要求的中上限。对比钢板为正常下线钢板（下线温度为＜300℃），对比钢板为正常回火热处理的钢板。对比钢板表面硬度均高于目标硬度值。
表1 实施例1钢板硬度检测结果
图1所示：钢板3取样检测芯部硬度值情况，从上表面到下表面分别为337、345、342、336、342HB。钢板芯部硬度值偏差最大不超过10HB，硬度值较均匀。
钢板3表面硬度与芯部硬度均匀，偏差基本控制在15HB以内。
图2所示：钢板3厚度1/4位置500倍金相组织图，组织为马氏体、珠光体和铁素体。
图3所示：对比钢板回火热处理后取样，厚度1/4位置500倍金相组织图，组织为马氏体、珠光体和铁素体。自回火钢板3与对比钢板最终金相组织均为马氏体、珠光体和铁素体组织，无明显差异。
实施例2：66、71、76mm厚的模具钢自回火热处理工艺
钢的化学组成质量百分比为：C=0.37，Si=0.33，Mn=1.40，P=0.014，S=0.0024，Cr=1.86，Mo=0.15，其余部分为Fe及不可控制的杂质元素。
钢板1：（1）板坯加热的均热温度1199℃，在炉时间165分钟；（2）粗轧开轧温度1058℃，粗轧末三道次压下量30/30/36；（3）精轧开轧温度998℃，精轧终轧温度912℃；（4）下线温度487℃，空冷速率为5.3℃/min。保温时间80h拆垛。
钢板2：（1）板坯加热的均热温度1199℃，在炉时间167分钟；（2）粗轧开轧温度1054℃，粗轧末三道次压下量30/30/35；（3）精轧开轧温度987℃，精轧终轧温度908℃；（4）下线温度473℃，空冷速率为5.4℃/min。保温时间80h拆垛。
钢板3：（1）板坯加热的均热温度1209℃，在炉时间170分钟；（2）粗轧开轧温度1057℃，粗轧末三道次压下量30/31/36；（3）精轧开轧温度995℃，精轧终轧温度910℃；（4）下线温度463℃，空冷速率为5.6℃/min。保温时间80h拆垛。
钢板4：（1）板坯加热的均热温度1213℃，在炉时间170分钟；（2）粗轧开轧温度1060℃，粗轧末三道次压下量31/31/35；（3）精轧开轧温度1001℃，精轧终轧温度913℃；（4）下线温度460℃，空冷速率为5.7℃/min。保温时间80h拆垛。
钢板5：（1）板坯加热的均热温度1201℃，在炉时间169分钟；（2）粗轧开轧温度1051℃，粗轧末三道次压下量31/31/36；（3）精轧开轧温度991℃，精轧终轧温度909℃；（4）下线温度450℃，空冷速率为5.7℃/min。保温时间80h拆垛。
表2所示：检测钢板表面硬度，自回火钢板整板均匀性偏差最大不超过20HB，硬度值都满足（306～350）HB的要求，硬度值均匀处于要求硬度值范围的中上限。
表2 实施例2钢板硬度检测结果
钢板2、钢板4取样检测芯部硬度情况。钢板2芯部硬度值从上表面到下表面分别为325、347、349、335、331、341HB。钢板4芯部硬度值从上表面到下表面分别为340、341、335、334、344、347HB。同一块钢板芯部不同位置硬度值偏差最大不超过25HB，芯部硬度值满足（306～350）HB的范围。
钢板2、钢板4表面硬度与芯部硬度值均偏差较小，硬度值满足要求（306～350）HB的范围，钢板表面、芯部硬度均匀。
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