本文研究奥氏体淬火温度对直接淬火及回火后试验钢板最终力学性能及组织的影响。试验研究表明，试验钢轧后在较宽温度范围内直接淬火有良好及稳定的力学性能；DQ工艺工业生产现场有可操作性； 在不同的温度下直接淬火，变形的奥氏体晶粒内板条马氏体组织很难区别出形貌的差别。研究结果为制定DQ钢板的轧制工艺提供了依据。

直接淬火工艺（DQ）是指钢板热轧终了后在轧制作业线上实现直接淬火的新工艺，这种工艺有效地利用了轧后余热,将变形与热处理工艺相结合，从而改善钢材的综合性能，直接淬火认为是绿色钢铁制造工艺。直接淬火-回火工艺（DQ-T）被用来代替传统的离线淬火回火工艺（RQ-T）来生产高强度钢板。直接淬火-回火工艺在中厚钢板生产中的应用逐渐增多，国内科研单位及工厂对DQ工艺进行了大量的研究，促进了中厚钢板生产方法由单纯依赖合金化和离线调质的传统模式转向了采用微合金化和形变热处理技术相结合的新模式。这不仅可使钢材的强度大幅提高,而且在低温韧性、焊接性能、抑制裂纹扩展、钢板均匀冷却以及板形控制等方面都比传统工艺优越。因此，直接淬火工艺在中厚板生产中具有非常广阔的应用前景。

本文主要研究在奥氏体未再结晶区变形后，不同淬火温度对试验钢板最终力学性能及组织的影响。

1试验方案

1.1试验材料

试验材料的化学成分见表1。

试验所用坯料是采用试验用铸锭热锻成的90mm（h）×120mm（w）×120mm（l）热轧坯。

1.2试验设备

利用?450mm二辊可逆试验机进行工艺试验。试验机主要参数为：最大轧制力4000kN；电机功率400kW；轧制速度0-1.5m/s；最大开口度170mm。冷却设备采用该实验室控制冷却试验机组，冷却方式为超快速冷却。温度测量采用日本产的ICON手提式红外线测温仪。

功能箱式电阻炉进行回火试验，力学性能检验在5105-SANS微机控制电子万能拉伸试验机和9250落锤冲击试验机上进行，微观组织观察在

LEICAQ550IW光学显微镜、FEI Quant a 600扫描电镜上进行。

1.3试验工艺

将试验钢的热轧坯料加热到1200℃，保温2h使其充分奥氏体化，然后进行控制轧制。工艺流程如图1所示：试验钢在未再结晶区的总压下率为60%，终轧厚度为20mm，通过控制奥氏体未再结晶区终轧温度的方式达到控制淬火温度，淬火温度分别为910℃、880℃、850℃和820℃。坯料轧后直接淬火，冷却至室温，然后放入加热炉内加热到660℃回火，保温50min。在线直接淬火后，进行660℃回火，回火保温时间按2.5min/ mm计算，需保温50min。

2试验结果

在奥氏体未再结晶区轧制过程中由于变形热的产生使得试验钢温度下降很小基本保持恒温轧制，并且轧后立即进入水冷区进行在线淬火，因此研究不同直接淬火温度对试验钢组织性能的影响，相当于研究形变温度对试验钢形变淬火效果的影响。

2.1直接淬火温度对力学性能的影响

直接淬火温度与试验钢力学性能的关系如图2所示。

从图2中可以看出，淬火温度在850-910℃间变化时，随着淬火温度的降低，试验钢的强度不断升高，但是上升幅度较缓慢，强度升高仅在21-24MPa之间，可以认为在该温度段内进行淬火强度基本保持不变。而当淬火温度从850℃下降至820℃时，抗拉强度和屈服强度迅速下降，下降幅度在44-49MPa。虽然在820-910℃直接淬火获得的强度均能达到国家标准要求，但是在820℃淬火的强度偏低，富裕量小，且淬火温度在850-820℃间，强度不稳定呈快速下降趋势。-20℃冲击功随着淬火温度的降低和强度有相似的变化趋势，且冲击功均在200J以上，因此在820-910℃间直接淬火均具有良好的冲击韧性。随着淬火温度的降低，延伸率的变化趋势是先降低后升高，变化区间是23%-25%，远远大于国家标准要求的延伸率≥17%。由图2试验钢的力学性能随淬火温度的变化趋势可以看出，试验钢在910-850℃的较宽温度区间内淬火时，各项力学性能指标变化不大，均具有较好的综合力学性能。

根据图2中曲线反映的规律，可以认为随着在线淬火温度（亦即终轧温度）的降低，钢中微合金元素的碳、氮化物在奥氏体中的溶解度逐渐减小，部分微合金元素的碳氮化物开始从奥氏体中析出。碳氮化物的析出，使得淬火钢回火后合金元素的碳化物析出量减少，降低了钢的析出强化效果。另一方面，随着终轧温度的降低，试验钢淬火后得到的马氏体板条束尺寸变小，使回

火后试验钢的强度升高。因此，试验钢回火后的强度受这两方面因素的综合影响。当淬火温度从910℃降到850℃时，尽管试验钢回火时析出强化的效果减弱，使强度降低，但板条束尺寸减小却弥补了强度的损失。二者的综合效果，使试验钢在910℃至850℃温度区间内的淬火强度基本稳定，这将为现场的工艺参数控制和实际操作带来极大方便。而淬火温度在820℃时，更多的微合金元素碳氮化物析出，回火时更加弱化了钢的析出强化效果，强度降低占主导，所以最终的屈服强度和抗拉强度均较低。

综上所述，试验钢轧后直接在910-850℃之间淬火，试验钢具有良好综合力学性能，且性能较稳定。由于工业生产中，采用在线淬火工艺时，淬火温度很难把握而且要精确控制更加困难。试验钢在910-850℃的较宽温度区间内淬火时，综合力学性能非常稳定，这将提供很大的淬火温度控制范围，提高了现场的可操作性，这点对试验钢在线淬火工艺的工业应用具有非常重要的现实意义。

2.2直接淬火温度对组织的影响

试验钢在不同淬火温度下的扫描电镜照片如图3所示。

从图3可以看出，在不同的温度下直接淬火，均能清晰看到原奥氏体晶粒的晶界，奥氏体晶粒由于受到变形被拉长，变形的奥氏体晶粒内可以看到板条马氏体组织。马氏体板条还发生了弯曲，并且相互交叉纠缠，同时马氏体板条间形成了与主板条呈一定角度的细小的次生板条。910℃直接淬火马氏体板条比其他直接淬火温度下的马氏体板条长度略长，这可能是由于910℃变形温度较高，奥氏体变形后在较高温度下发生回复，使得奥氏体扁平化程度降低，造成淬火转变后马氏体板条较长。不同淬火温度下很难区别出马氏体板条形貌的差别。

3结论

1）试验钢轧后直接在910-850℃之间淬火，试验钢具有良好综合力学性能，且性能较稳定；

2）应用较宽温度范围直接淬火，提高了DQ工艺工业生产现场的可操作性；

3）在不同的温度下直接淬火，变形的奥氏体晶粒内产生板条马氏体组织，同时很难区别出马氏体板条形貌的差别。 （杨云清 张朋彦）