热轧Q&P钢的热处理试验研究

刘 冰,朱万军,曹 艺,李莹莹,刘富东

（辽宁科技学院 辽宁省本溪低品位非伴生铁矿优化应用重点实验室,辽宁 本溪 117000）

随着汽车行业飞速发展，能源问题备受社会关注，先进高强钢成为汽车行业首选，高性能高强钢将占汽车用钢的主流[1-3]。Q&P钢具有高强度和良好的塑韧性，主要应用于汽车结构件中。Q&P工艺原理是加热到奥氏体化区（或两相区）等温保温一段时间后快速冷却到Ms和Mf间的淬火温度并保温，产生适量的马氏体，随后升温到配分温度并恒温一段时间，确保残留奥氏体富碳过程完成[4-7]。Q&P钢室温组织是贫碳的板条马氏体和富碳残留奥氏体，马氏体组织保证了钢的强度，钢的强度最高可以达到1500 MPa，而对应塑性仍有15%[8-9]。

为研究热处理工艺对热轧Q&P钢组织和性能的影响，在实验室进行冶炼和轧制之后 ，对热轧钢板采用不同缓冷温度和配分时间进行热处理，分析不同工艺参数对热轧Q&P钢组织和性能的变化规律。

1 试验材料和试验方法

化学成分是钢良好性能的基础。Q&P钢中添加合适的C、Mn、Si元素可以提升钢板的强度。本试验用钢的成分如表1所示，利用冶金实验基地真空感应炉冶炼，并热锻成30mm厚板坯，利用轧钢实验室300热轧机经8道次轧成轧成2.7mm热轧钢板，轧制规程如表2所示。利用JMatpro软件进行相变温度仿真分析，分析表明奥氏体转变温度在690℃～830℃。利用公式计算出马氏体开始转变温度Ms为375℃，结束转变温度Mf为160℃。

表1 试验钢化学成分（%）

表2 热轧压下规程

本试验的热处理退火工艺方案一是将试验钢加热至900℃，保温240s，然后缓冷（空冷）至700℃、750℃和800℃，接着快速冷却（油冷）至350℃配分温度，保温180s，进行配分处理，然后快速冷却至室温，通过对其力学性能的检测，分析缓冷段温度对其组织性能的影响。方案二是将试验钢加热至900℃，保温240s，然后缓冷（空冷）至750℃，接着快速冷却（油冷）至350℃配分温度，保温120s、180s和240s，进行配分处理，然后快速冷却至室温，通过对其力学性能的检测，分析配分时间对其组织性能的影响。热处理试验结束后利用扫描电镜分析其微观组织，利用100KN万能材料试验机检测其力学性能。如图1、图2所示。

图1 缓冷段温度的对比

图2 配分时间的对比

2 试验结果与分析

Q&P钢力学性能检测结果如表所示3所示。对比1#，2#，3#力学性能结果，分别缓冷至700℃，750℃和800℃的试验钢，随着缓冷温度的升高，抗拉强度逐渐降低，延伸率逐渐降低。对比4#，2#, 5#力学性能结果，淬火至350℃，分别配分120s ，180s和240s的试验钢，随着配分时间的加长，抗拉强度逐渐降低，延伸率逐渐降低。

表3 试验钢力学性能结果

通过对试验钢组织分析，1#，2#，3#试验钢，分别缓冷至700℃，750℃和800℃， 1#为大量铁素体和珠光体组织，2#组织为相对1较少的铁素体和珠光体组织，3#为铁素体，珠光体和少量粒状贝氏体，并且3#组织较为粗大，1#组织最细。4#，2#，5#试验钢，分别是淬火至350℃，分别配分120s，180s和240s，可以看出，2#组织为铁素体和珠光体组织，4#为铁素体，珠光体加少量粒状贝氏体，5#为铁素体，珠光体，和粒状贝氏体组织，其中5#组织最粗大。

1# 缓冷至700℃; (b) 2# 缓冷至 750℃; (c) 3# 缓冷至800℃; (d) 4#配分时间120s; (e) 5# 配分时间240s

通过对Q&P钢热轧实验研究，从力学性能和组织分析结果来看，热轧Q&P钢的性能和组织与常规冷轧方式有着一定的差距，可能存在两方面原因，第一，由于直接采用热轧实验方法，没有经过冷轧实验的进一步压缩和加工硬化，导致轧制后的组织比较粗大，性能较冷轧后热处理的Q&P钢低，此原因可通过进一步减薄热轧板厚度来改善；第二，热处理工艺过程中的快速冷却段，快速冷却速度稍低，导致最终组织为铁素体、珠光体和少量贝氏体，此原因可以通过提升快速冷却速度来改善。根据试验钢的试验结果，其规律性可为冷轧热处理试验参数的设定提供参考，如能实现热轧Q&P钢的开发，将减少生产工艺缩短生产周期。根据实际试验钢的力学性能，可作为汽车面板使用，其强度和延伸率可以满足汽车面板需求。

图3 不同热处理工艺下试验钢的扫描组织

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