吳 鑫，李 震，王坤鵬，劉 磊

(河北鋼鐵集團(tuán)邯鄲鋼鐵公司，河北 邯鄲 056005)

近些年來(lái)，中國(guó)汽車(chē)行業(yè)高速發(fā)展，面對(duì)汽車(chē)安全性與輕量化要求的不斷提高，高強(qiáng)汽車(chē)用鋼逐漸被大量應(yīng)用。因此高強(qiáng)汽車(chē)板具有廣闊的市場(chǎng)前景，同時(shí)也具有較高的經(jīng)濟(jì)附加值。目前國(guó)內(nèi)高強(qiáng)汽車(chē)板需求量較大，而河北省在此方面還基本處于空白水平，在此市場(chǎng)與經(jīng)濟(jì)背景之下，邯鋼邯鋼建成一條年產(chǎn)量45 萬(wàn)噸的1650 高強(qiáng)連退生產(chǎn)線，生產(chǎn)線采用高氫的高速噴氣冷卻（H2-HGJC）和高速噴水冷卻（WQ）相結(jié)合且可切換的兩種熱處理核心技術(shù)，其高速噴水冷卻技術(shù)可以提供最大1000K/s 的冷卻速率來(lái)滿足先進(jìn)高強(qiáng)鋼的退火工藝要求，其產(chǎn)品最高強(qiáng)度可達(dá)1500MPa，產(chǎn)品覆蓋DP、TRIP、MS、Q&P鋼等先進(jìn)高強(qiáng)鋼，該產(chǎn)線大大提升了邯鋼在高強(qiáng)汽車(chē)用鋼等高附加值冷軋產(chǎn)品領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)力。

由于帶鋼在水淬段時(shí)間極短（一般情況下小于1 秒），帶鋼采用無(wú)控制模式（不能控制水淬段張力以及速度調(diào)節(jié)），帶鋼在水淬段中的板型無(wú)法手動(dòng)干預(yù)，水淬段較差的板形會(huì)對(duì)后續(xù)的過(guò)時(shí)效均勻性，以及影響后續(xù)酸洗段擠干輥的擠干效果，形成成品表面水淬亮斑，影響最終產(chǎn)品質(zhì)量。邯鋼水淬工藝生產(chǎn)初期，因?yàn)樗懔涟呷毕輰?dǎo)致的廢次材比例達(dá)到80%以上，嚴(yán)重影響了的質(zhì)量成本及合同交付。為解決這一行業(yè)共性技術(shù)難題，本文從水淬工藝參數(shù)調(diào)整開(kāi)展研究，改善帶鋼水淬板形，消除水淬亮斑缺陷。

1 水淬段板形惡化現(xiàn)象

圖1 帶鋼出水淬段后板形及亮斑缺陷

抗拉強(qiáng)度在1000-1500MPa 的超高強(qiáng)鋼，在經(jīng)過(guò)水淬冷卻段后，成品表面會(huì)形成大面積亮斑。馬氏體鋼表面亮斑和表面光潔度較差等質(zhì)量問(wèn)題的直接原因均為帶鋼出水淬段后出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象，板形較差，凸起處與在線輥?zhàn)硬粩嗄Σ?，出現(xiàn)亮斑（圖1）。酸洗、平整拉矯后板帶表面氧化鐵皮去除，板形良好，但亮斑無(wú)法消除。板帶兩面均存在亮斑，且無(wú)規(guī)律。所以，消除水淬亮斑的關(guān)鍵是改善水淬段板形。

2 水淬段板形惡化機(jī)理

2.1 板形惡化機(jī)理分析

板形差的根本原因是帶鋼在水淬段冷卻速率不均勻，導(dǎo)致帶鋼各個(gè)部位發(fā)生相變的時(shí)間不一致，由于相變后會(huì)增加3-4%的馬氏體并且?guī)т摃?huì)線性膨脹約1%，而由于殘余奧氏體本身塑性較差，無(wú)法跟隨已發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的部位一起膨脹，只能擠壓先發(fā)生馬氏體相變的部位，導(dǎo)致先發(fā)生馬氏體相變的部分被壓縮。當(dāng)后發(fā)生相變的部位也達(dá)到馬氏體相變溫度時(shí)，則會(huì)跟隨膨脹最終達(dá)到同一的膨脹結(jié)果，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致板形惡化。

2.2 板形惡化機(jī)理佐證

在同樣的工藝條件下，590DP、780DP 等雙相鋼出水淬段后板形極好，表面也無(wú)亮斑。這是因?yàn)樵谕瑯拥墓に嚄l件下，雙相鋼是在兩相區(qū)入水的，其基體中有大量的鐵素體，而鐵素體的塑性極好，當(dāng)馬氏體轉(zhuǎn)變線膨脹時(shí)，鐵素體部分是可以跟隨馬氏體轉(zhuǎn)變一起線膨脹的，所以不會(huì)惡化板形。而在生產(chǎn)1300MS、1500MS 等馬氏體鋼時(shí)，帶鋼在加熱段進(jìn)入全奧氏體區(qū)，然后通過(guò)急速水冷得到馬氏體，而在發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變前，由于冷速極大，帶鋼基體是殘余奧氏體為主的，而殘余奧氏體的塑性極差，當(dāng)帶鋼有的部位發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生線膨脹時(shí)，殘余奧氏體是無(wú)法跟隨發(fā)生馬氏體相變的部位一起線膨脹的，這樣殘余奧氏體就會(huì)反過(guò)來(lái)擠壓馬氏體相變的部位，將馬氏體相變的部位擠壓起來(lái)，就成為了凸起的部分。

2.3 結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際分析

生產(chǎn)1300MS、1500MS 等馬氏體鋼時(shí)，帶鋼在加熱段進(jìn)入全奧氏體區(qū)，然后通過(guò)急速水冷得到馬氏體，而在發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變前，由于冷速極大，帶鋼基體是殘余奧氏體為主的，而殘余奧氏體的塑性極差，當(dāng)帶鋼有的部位發(fā)生馬氏體相變產(chǎn)生線膨脹時(shí)，殘余奧氏體是無(wú)法跟隨發(fā)生馬氏體相變的部位一起線膨脹的，這樣殘余奧氏體就會(huì)反過(guò)來(lái)擠壓馬氏體相變的部位，將馬氏體相變的部位擠壓起來(lái)，就成了凸起的部分。

3 水淬段工藝調(diào)整

根據(jù)上述機(jī)理分析，改善水淬段板形的關(guān)鍵，則是增強(qiáng)帶鋼過(guò)水淬段時(shí)的塑性，即改變?nèi)胨疁囟?，此方法為通過(guò)增加帶鋼入水時(shí)的鐵素體相，從而增加帶鋼在水淬段的塑性，進(jìn)而改善帶鋼板形，這種方法可以從本質(zhì)上減少表面亮斑。但是，入水溫度過(guò)低，會(huì)造成性能不合，所以，摸索每個(gè)鋼種的具體入水溫度，是水淬板形控制技術(shù)的關(guān)鍵。

從組織相變角度出發(fā)，讓帶鋼在全奧氏體區(qū)臨界點(diǎn)、偏兩相區(qū)區(qū)域進(jìn)入水淬段，由機(jī)理分析可知，如果基體中存在鐵素體相，便可使基體塑性變好。所以如果帶鋼入水時(shí)，存在鐵素體相，可大大改善板形。

但是，基體中存在鐵素體相，會(huì)影響帶鋼強(qiáng)度，根據(jù)1500MS的CCT 曲線，可知當(dāng)帶鋼加熱到730℃以上，則全部進(jìn)入奧氏體區(qū)，隨后保溫一定時(shí)間，然后將帶鋼從全奧氏體區(qū)急速冷卻得到馬氏體組織。

圖2 工藝參數(shù)調(diào)整后帶鋼表面

由圖3 可知，老成分的馬氏體鋼全奧氏體區(qū)臨界點(diǎn)是730℃，考慮到大工藝生產(chǎn)的溫度滯后性，所以本次調(diào)試時(shí)，將均熱溫度定為800℃，緩冷出口溫度定為740℃。

實(shí)際生產(chǎn)時(shí)，在其他工藝條件不變的情況下，僅調(diào)整入水溫度，帶鋼出水淬板形明顯變好，表面亮斑明顯減輕，見(jiàn)圖2。

當(dāng)入水溫度再減少時(shí)，性能不合卷明顯增多，而在740℃入水時(shí)，帶鋼性能合格且較穩(wěn)定，所以1500MS 水淬的入水溫度定為740℃。

4 結(jié)論

（1）1500MPa 馬氏體帶鋼水淬表面亮斑是由于水淬段板形差引起的。

（2）板形差的根本原因是帶鋼在水淬段冷卻速率不均勻，導(dǎo)致帶鋼各個(gè)部位發(fā)生相變的時(shí)間不一致，而由于基體本身塑性較差，無(wú)法跟隨已發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的部位一起膨脹，這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致板形惡化。

（3）水淬板形控制的關(guān)鍵是水淬段溫度，在滿足強(qiáng)度要求的情況下，盡量降低入水溫度提升基體塑性，1500MS 的入水最佳溫度為740℃。