低合金超高强度钢32CrNiMoNb的控轧控冷工艺的试验研究

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超高强度钢分为低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢，超高强度钢已大量应用于火箭发动机外壳、飞机着陆部件、机械结构材料、模具、防弹钢板等领域，其使用范围还在不断地扩大…

超高强度钢分为低合金超高强度钢、二次硬化超高强度钢和马氏体时效钢，超高强度钢已大量应用于火箭发动机外壳、飞机着陆部件、机械结构材料、模具、防弹钢板等领域，其使用范围还在不断地扩大，具有广阔的发展前景。本课题通过试验研究了低合金超高强度钢32CrNiMoNb的控制轧制及控制冷却工艺，为工业生产奠定基础。

不同合金化条件下，超高强度钢的韧性配合以Cr-Ni-Mo和Cr-Mo系最佳，在Cr-Ni-Mo系基础上，添加具有细晶强化效果的微合金化元素Nb，设计出32CrNiMoNb钢，具体化学成分为（%）：0.32C、0.30Si、0.30Mn、0.012P、0.004S、1.25Cr、1.20Ni、0.36Mo、0.05Nb。试验材料为试验室200kg真空感应炉冶炼的模铸坯，模铸坯断面尺寸135mm×135mm，切成135mm×135mm×220mm轧坯4块，确定其马氏体开始转变温度M_s为380℃，临界淬火冷却速度10℃/s。

在实验室550mm中厚板轧机，采用两阶段控制轧制加直接淬火工艺生产12mm钢板。试验了第二阶段开轧温度（950℃和1000℃）、终轧温度（900℃和950℃）、直接淬火终冷温度（150～350℃）（第二阶段轧制工艺参数见表1）对试验钢力学性能和组织等的影响。

表1 32CrNiMoNb钢板第2阶段轧制工艺参数

钢板编号	开轧温度/℃	终轧温度/℃	冷却水量/ （m³·h^-1）	终冷温度/℃	冷却速度/ （℃·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

结果表明，低合金超高强度钢32CrNiMoNb适宜的轧制工艺是两阶段控制轧制：第1阶段在奥氏体再结晶区轧制；第2阶段在奥氏体未再结晶区轧制，开轧温度（950±10）℃，终轧温度（900±10）℃，轧制变形过程中或轧制变形后析出的细小NbCN弥散地分布在晶界和晶内，起到了析出强化和细化晶粒作用；轧制后直接淬火，通过控制辊道速度和冷却水量控制钢板终冷温度（250±10）℃，使钢板得到一定自回火程度且尺寸细小的马氏体，保证钢板强度、硬度、塑性和韧性（R_p0.21515MPa，R_m1805MPa，A8%，-40℃ K_v2冲击功42J，弯曲性能180°）达到最佳匹配。

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