低合金高强钢板淬火过程尺寸变化研究.pdf

鞍钢技术2023 年第3 期ANGANG TECHNOLOGY研究与开发低合金高强钢板淬火过程尺寸变化研究童法松1，李福坤2.3，高山2.3,朱义轩2.3，陈本文2.3,赵刚2.3（1.中国人民解放军海军装备部驻沈阳地区军事代表局，辽宁沈阳1 1 0 0 8 1；2.海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室，辽宁鞍山1 1 40 0 9；3.鞍钢集团钢铁研究院，辽宁鞍山1 1 40 0 9)摘要：为了研究低合金高强钢板在淬火处理过程中的尺寸变化规律，选取2 2 SiMn2TiB和30CrNi3MoV两种钢板，对其淬火前后的同一位置进行三维尺寸测量并统计分析尺寸变化情况。结果表明，两种低合金高强钢板在淬火前后厚度减薄，宽度和长度尺寸均增加,且膨胀率相近。关键词：低合金高强钢板；淬火处理；尺寸变化中图分类号：TG307D0I:10.3969/j.issn.1006-4613.2023.03.005Study on Changes in Size Concerning Low Alloy High Strength Steel PlateTONG Fasong,LI Fukun?,GAO Shan,ZHU Yixuan?,CHEN Benwen?,ZHAO Gang.3(1.Military Representative Bureau of the Equipment Department of Chinese Peoples LiberationArmy Navy in Shenyang,Shenyang 110081,Liaoning,China;2.State Key Laboratory of MetalMaterial for Marine Equipment and Application,Anshan 114009,Liaoning,China;3.AnsteelAbstract:In order to study the law of changes in size concerning low alloy high strengthsteel plates during quenching treatment,these two kinds of steel plates such as 22SiMn2TiB and30CrNi3MoV steel grades were selected to measure their three-dimensional sizes at the same posi-tions before and after quenching and analyze the changes in size based on statistic data.The ana-lytical results showed that the thickness of these two kinds of low alloy high strength steel plateswas reduced before and after quenching,while their widths and lengths were increased and theirexpansion rates were close.Key words:low alloy high strength steel plate;quenching treatment;change in size总第441 期文献标识码：A文章编号：1 0 0 6-46 1 3(2 0 2 3)0 3-0 0 2 5-0 5during Quenching TreatmentIron&Steel Research Institutes,Anshan 114009,Liaoning,China)低合金高强钢板具有强度高、成本低、加工工艺简单等特点，已经广泛应用到航空、航天以及常规防护等对性能有特殊要求的领域 1-2 ,但随着强度级别的不断提高，钢板塑韧性会急剧下降，一般低合金高强钢板布氏硬度在450 HBW以上。由于厚板产品通常采用淬火+低温回火工艺生产，过高童法松，硕士，工程师，2 0 0 8 毕业于东北大学计算机应用技术专业。E-mail：47 1 1 456 0 9 q q.c o m的强度导致钢板裂纹敏感性较高，厚板成品在火焰切割定尺过程中开裂的风险最大，因此，在实际生产过程中，通常采用先切割定尺后热处理的方式来降低成品钢板开裂风险。但有关文献 3-7 和实际生产过程表明，在淬火处理过程中，低合金高强钢会发生尺寸和形状的变化，且因尺寸超差导致钢板报废、生产反复,严重影响交货期。因此，掌握淬火处理过程中钢板尺寸变化规律对提高低合金高强钢的成材率和尺寸合格率尤其重要。一2 5-鞍钢技术2 0 2 3 年第3 期童法松等：低合金高强钢板泽火过程尺寸变化研究总第 441 期本文通过对淬火前后钢板的厚度、长度和1 试验材料宽度进行测量，统计尺寸变化率，分析钢板淬火试验材料选用某钢厂生产的厚度规格为处理过程中尺寸发生变化的原因，为先定尺后40mm的两个典型低合金高强钢HBW500级淬火处理提供依据，保证最终交货产品的尺寸22SiMn2TiB和HBW550级3 0 CrNi3MoV钢板品精度。种，试验钢的化学成分如表1 所示。表1 试验钢的化学成分（质量分数）Table 1 Chemical Compositions in Tested Steels(Mass Fraction)试验钢C22SiMn2TiB0.2230CrNi3MoV0.30%SiMn0.951.780.300.45P0.0140.010S0.0010.003Ni0.0023.100Cr0.0020.990Mo0.0020.450Ti0.0500.001B0.00180.001 0V0.0010.1002试验设备及方法2.1试验设备试验设备见表2。表2 试验设备Table 2Test Equipment试验设备设备名称火设备无氧化辊底式热处理炉及辊压式连续淬火机厚度测量设备便携式测厚仪长度、宽度测量设备标准1 0 m卷尺注：H为钢板厚度，mm;L为测量的米数，m。2.2试验方法试验材料的工艺路线为：铁水预处理一转炉冶炼精炼(LF+RH或LF+VD)连铸一人缓冷坑缓冷一铸坏清理、喷涂防氧化涂料铸坏加热一轧制切边淬火+低温回火检查、检验一人库。两种试验钢样本尺寸规格及数量见表3。表3 试验钢样本尺寸规格及数量Table 3 Size Specifications of Samples Takenfrom Tested Steels and Their Quantities试验钢长度/mm宽度/mm厚度/mm数量/张22SiMn2TiB910030CrNi3MoV7900采用便携式测厚仪和1 0 m卷尺，在淬火热处理前测量淬火机炉前输送辊道上试验钢板的三维尺寸，在淬火热处理后测量检查台架上试验钢板同一位置的三维尺寸。测量位置示意图如图1所示。-26-左中左中头精度/mm左虫右图1 测量位置示意图(1%H+0.1)Fig.1 Schematic Diagram for Measurement Positions(0.1L+0.2)钢板在淬火前后的具体测量位置为：在钢板宽度方向左、中、右进行3 点长度测量；在钢板长度方向头、中、尾进行3 点宽度测量；在钢板头、中、尾及左、中、右进行1 2 点厚度测量。3试验结果及分析3.1 试验结果22SiMn2TiB钢板淬火前后三维尺寸测量结果如图2 所示。从图2 中可以看出，钢板淬火前后厚度发生明显减薄，宽度和长度均发生明显增加。淬火前后钢板长度均值分别为7 90 1.1 2 mm、7951.40mm，平均增加50.2 8 mm，平均长度膨胀3.000403 06040尾中头100率约为6.3 6%o；淬火前后钢板宽度均值分别为1003060.87mm、3 0 8 0.1 4m m，平均增加1 9.2 7 mm,平均宽度膨胀率约为6.3 0%o；淬火前后钢板厚度均值分别为40.6 2 mm、40.2 3 m m,平均减薄0.3 9mm，平均厚度减薄率约为9.6 0%o。由此可见，22SiMn2TiB钢板淬火前后宽度和长度方向的变化率相近,可以推断宽度和长度方向尺寸发生变化的机理类似。鞍钢技术2023年第3 期ANGANG TECHNOLOGY7960(a)308579507951.407940火前7930萍火后7920F长7910790078900153045607590105数据点40.40.640.5斤40.40.340.2240.10153045607590105数据点（a）长度；（b）宽度；（c）厚度；（d）尺寸变化率图2 2 2 SiMn2TiB钢板淬火前后三维尺寸测量结果Fig.2 Measurement Results of Three-dimensional Size of 22SiMn2TiB Steel Plate before and after Quenching Treatment30CrNi3MoV钢板淬火前后三维尺寸测量结果如图3 所示。从图3 中可以看出，钢板淬火前后厚度发生明显减薄，宽度和长度均发生明显增加。淬火前后钢板长度均值分别为9 0 55.47 mm、9132.17mm,平均增加7 6.7 0 mm，平均长度膨胀率约为8.47%o；淬火前后钢板宽度均值分别为9150(a)9125F9100f长9075F9050F0153045607590105数据点40.40.039.839.639.439.260153045607590105数据点（a）长度；（b）宽度；（c）厚度；（d）尺寸变化率图3 3 0 CrNi3MoV钢板淬火前后三维尺寸测量结果Fig.3 Measurement Results of Three-dimensional Size of 30CrNi3MoV Steel Plate before and after Quenching Treatment一2 7 一总第441 期(b30803075307030657901.123060F3055L0153045607590 105数据点12(d)40.6211%率10火前淬火后40.239132.17火前萍火后9055.4740.0%/率孔卡12.5火前萍火后39.53080.14萍火前萍火后3060.87厚度一宽度+长度9.606.3666.3050153045607590105数据点2985.34mm、3 0 0 8.53 mm，平均增加2 3.1 9mm，平均宽度膨胀率约为7.7 7%o；淬火前后钢板厚度均值分别为40.0 mm、3 9.5m，平均减薄0.50 mm，平均厚度减薄率为1 2.50%o。由此可见，与22SiMn2TiB钢板相比，3 0 CrNi3MoV钢板淬火前后的三维尺寸变化率更加明显，变化趋势一致。3015（b)3010300530002995斤2990298529800153045607590105数据点15.0Fd10.07.5F5.0L厚度一宽度长度01530456007590105数据点3008.53萍火前萍火后2985.3412.508.477.77鞍钢技术2 0 2 3年第3期童法松等：低合金高强钢板泽火过程尺寸变化研究总第 441 期3.2分析讨论钢的各种组织中比容最小。淬火冷却时，钢中的奥钢板淬火前后主要状态变化为组织变化，淬氏体向马氏体转变，马氏体为体心立方结构，在火前热轧态低合金高强钢板通常为以珠光体组钢的各种组织中比容最大，随着组织转变的深织为主的混合组织，淬火后钢板的组织转变为以入，钢板将产生显著的体积膨胀。马氏体比容随马氏体为主的混合组织，试验钢淬火前后金相组着含碳量的增加而增大，30 CrNi3MoV钢含碳织如图4所示。热轧态低合金高强钢在加热过程量及强度均高于2 2 SiMn2Ti