低合金超高強度鋼32CrNiMoNb的控軋控冷工藝的試驗研究

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超高強度鋼分為低合金超高強度鋼、二次硬化超高強度鋼和馬氏體時效鋼，超高強度鋼已大量應用于火箭發動機外殼、飛機著陸部件、機械結構材料、模具、防彈鋼板等領域，其使用范圍還在不斷地擴大…

超高強度鋼分為低合金超高強度鋼、二次硬化超高強度鋼和馬氏體時效鋼，超高強度鋼已大量應用于火箭發動機外殼、飛機著陸部件、機械結構材料、模具、防彈鋼板等領域，其使用范圍還在不斷地擴大，具有廣闊的發展前景。本課題通過試驗研究了低合金超高強度鋼32CrNiMoNb的控制軋制及控制冷卻工藝，為工業生產奠定基礎。

不同合金化條件下，超高強度鋼的韌性配合以Cr-Ni-Mo和Cr-Mo系最佳，在Cr-Ni-Mo系基礎上，添加具有細晶強化效果的微合金化元素Nb，設計出32CrNiMoNb鋼，具體化學成分為（%）：0.32C、0.30Si、0.30Mn、0.012P、0.004S、1.25Cr、1.20Ni、0.36Mo、0.05Nb。試驗材料為試驗室200kg真空感應爐冶煉的模鑄坯，模鑄坯斷面尺寸135mm×135mm，切成135mm×135mm×220mm軋坯4塊，確定其馬氏體開始轉變溫度M_s為380℃，臨界淬火冷卻速度10℃/s。

在實驗室550mm中厚板軋機，采用兩階段控制軋制加直接淬火工藝生產12mm鋼板。試驗了第二階段開軋溫度（950℃和1000℃）、終軋溫度（900℃和950℃）、直接淬火終冷溫度（150～350℃）（第二階段軋制工藝參數見表1）對試驗鋼力學性能和組織等的影響。

表1 32CrNiMoNb鋼板第2階段軋制工藝參數

鋼板編號	開軋溫度/℃	終軋溫度/℃	冷卻水量/ （m³·h^-1）	終冷溫度/℃	冷卻速度/ （℃·s^-1）
1^#	1000±10	950±10	28	250±10	35
2^#	950±10	900±10	32	150±10	38
3^#	950±10	900±10	25	250±10	33
4^#	950±10	900±10	20	350±10	28

結果表明，低合金超高強度鋼32CrNiMoNb適宜的軋制工藝是兩階段控制軋制：第1階段在奧氏體再結晶區軋制；第2階段在奧氏體未再結晶區軋制，開軋溫度（950±10）℃，終軋溫度（900±10）℃，軋制變形過程中或軋制變形后析出的細小NbCN彌散地分布在晶界和晶內，起到了析出強化和細化晶粒作用；軋制后直接淬火，通過控制輥道速度和冷卻水量控制鋼板終冷溫度（250±10）℃，使鋼板得到一定自回火程度且尺寸細小的馬氏體，保證鋼板強度、硬度、塑性和韌性（R_p0.21515MPa，R_m1805MPa，A8%，-40℃ K_v2沖擊功42J，彎曲性能180°）達到最佳匹配。

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