960MPa级高强钢淬火回火工艺研究(4)
Q390 330~390 490~650 19 具有良好的综合力学性能，塑性和冲击韧性良好，一般在热轧状态下使用。适于制作锅炉汽包、中高压石油化工容器、桥梁、船舶、起重机、较高负荷的焊接件、连接构件等
Q420 360~420 520~680 18 具有良好的综合力学性能，优良的低温韧性，焊接性好，冷热加工性良好，一般在热轧或正火状态下使用。适于制作高压容器、重型机械、桥梁、船舶、机车车辆、锅炉及其他大型焊接结构件
Q460 400~460 550~720 17 淬火、回火后用于大型挖掘机、起重运输机械、钻井平台等
表1 .2力学性能，工艺性能
牌号 质量等级 屈服强度σs（规定残余伸长应力σr0.2）
MPa，不小于 抗拉强度
σb
MPa 伸长率
δ5，% 冲击功Akv，J 180°冷弯试验
d=弯心直径
b=试样宽度
a=试样厚度厚度，mm 0℃ -20℃ -40℃
≤50 ＞50～100 不小于
Q420 C
1.1.6国内外研究概况
1.1.7热处理工艺概况
淬火与回火
淬火工艺的主要目的是细化组织，得到高强度的马氏体或主要为马氏体，淬火工艺有离线再加热淬火和在线直接淬火。直接淬火将加工形变的奥氏体直接冷至室温，保留了更多的内部组织缺陷，得到的组织更为细化，有利于提高材料的综合性能，是生产高强钢的先进技术及发展的方向。本实验主要研究离线淬火工艺，因此以下阐述了再加热淬火的原理及工艺[14]。
奥氏体化
钢的原始组织和加热条件也会对奥氏体晶粒发生影响。片状珠光体的偏间距越小，奥氏体形核率越大，其实晶粒越细。片状珠光体组织部球状珠光体组织形成的奥氏体起始晶粒粗。其原因是片状渗碳体表面形成具有同一趋向的大量晶粒。加热温度明显高于临界温度时，晶粒逐步长大，原始的影响逐渐消失。
奥氏体晶粒尺寸随加热温度的升高或保温时间的延长而不断长大。在每一温度下均有一个晶粒长大的阶段，当达到一定尺寸后，长大趋向逐渐减弱。加热速度越大，奥氏体在高温下停留时间越短，晶粒越细[15]。
钢从奥氏体状态快速冷却，在较低温度下发生的无扩散型相变叫做马氏体转变。马氏体转变是强化金属的重要手段之一，各种钢件、机器零件及工、模具都要经过淬火和回火获得最终的使用性能。
马氏体是高温奥氏体快速冷却，在抑制其扩散性分解的条件下形成的。因此，要形成马氏体，第一，过冷奥氏体必须以大于临界淬火温度的速度冷却，以避免发生奥氏体向珠光体和贝氏体的转变。第二，过冷奥氏体必须经过过冷到一定的温度以下才能发生马氏体转变，这是马氏体转变的热力学条件决定的[15]。
淬火钢的组织主要为马氏体，还有少量残余奥氏体，这两种组织在室温下处于亚稳状态，力图分解为铁素体及碳化物的稳定状态。如果这种变化发生在零件的使用过程中，则必导致零件的性能及尺寸变化。此外，淬火时由于零件各部的比容不同，零件的表面和心部或零件各部分之间的组织转变时间不同还会产生组织应力[16]。这些内应力不但会影响零件热处理后的变形与开裂，还对零件的使用寿命有重要影响。因此零件淬火后不能直接使用，必须进行回火处理，以稳定组织、消除应力以获得所需要的性能。