生產(chǎn)性能優(yōu)良并且成本低廉的耐磨板,一直是冶金企業(yè)追求的目標(biāo)和重要技術(shù)進(jìn)步的推動(dòng)力,也是企業(yè)長期面臨的課題。在鋼材生產(chǎn)和消費(fèi)總量中,建筑用耐磨板占有很大比例,隨著工業(yè)的迅速發(fā)展,對(duì)熱軋耐磨板性能的要求越來越高。高強(qiáng)度耐磨板(785~1080MPa),主要應(yīng)用于大型橋梁拉桿、高速公路邊坡錨固、城際鐵路鐵軌鋪設(shè)等基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。它具有連接、錨固簡便,張拉錨固可靠,粘著力較強(qiáng)、施工方便等特點(diǎn)。在國內(nèi),超高強(qiáng)度鋼筋多采用調(diào)質(zhì)處理或二火成材,生產(chǎn)成本高、能耗大。
首次一火成材采用130連鑄小方坯在表層超快冷工藝(SUFC)下研制生產(chǎn)出Φ32mm規(guī)格PSB830高強(qiáng)度耐磨板,無論在合金成本還是生產(chǎn)工藝上,均具有極大的優(yōu)勢(shì)。本文主要研究在熱軋工藝下高強(qiáng)度耐磨板碳氮化物析出形態(tài)、強(qiáng)化方式以及組織特征,為工業(yè)化大生產(chǎn)的推廣起到理論指導(dǎo)意義。
表層超快冷(Surface Ultra Fast Cooling)工藝技術(shù)。SUFC表層超快冷工藝為:熱軋鋼坯在完成奧氏體化后并實(shí)施較低溫度的控軋,軋后采用兩級(jí)強(qiáng)制冷卻,并強(qiáng)化軋后二冷,以實(shí)現(xiàn)軋后超快冷(冷速>200℃/s),使得軋材大斷面的表面組織晶粒細(xì)小并獲得一定厚度的強(qiáng)化相淬透層,而芯部仍然為軟相“珠光體+鐵素體”。耐磨板穿水冷卻后進(jìn)行空冷,由于芯部溫度高,內(nèi)部熱量向外擴(kuò)散,表層馬氏體發(fā)生自回火反應(yīng)形成回火索氏體,獲得軟相與硬相的良好匹配,以期使耐磨板具有高的強(qiáng)度和韌性。
SUFC表層超快冷工藝創(chuàng)造性地解決了PSB830精軋耐磨板的冷卻不均勻的問題,使其在具有高強(qiáng)度同時(shí),也具有較高的韌性,較之調(diào)質(zhì)熱處理降低了成本和能耗。高強(qiáng)度耐磨板中析出相有方形、球形和片狀,但析出結(jié)構(gòu)基本相同,均為(TixV1-x)(CN)。耐磨板芯部析出物較多,細(xì)小、彌散,呈片狀或細(xì)片狀,尺寸50nm左右;邊部析出物相對(duì)較少,呈方形或球形,尺寸100nm左右。表層超快冷工藝下高強(qiáng)度耐磨板具有典型組織特征:邊部回火索氏體,芯部鐵素體+珠光體;在組織強(qiáng)化的基礎(chǔ)上通過彌散析出、相間析出和鐵素體基體中位錯(cuò)線上析出等析出強(qiáng)化方式,彌補(bǔ)了芯部軟相和邊部過冷強(qiáng)化相之間的強(qiáng)度差異,保證了軋材的性能穩(wěn)定。