文章编号:1009-9700(2002)06-0019-0445号钢的正火工艺黄 锐,吕佐明,黄 鹭(广东省韶关钢铁集团有限公司技术研究中心,广东 曲江 512123)摘 要:韶钢炼轧厂生产的45号钢在常规生产检验中发现材料规格对力学性能初检合格率有影响.为此,随机抽取 16、18、28、30mm 4个规格、11个炉号的45号钢进行正火工艺试验,探讨了正火工艺对45号钢力学性能的影响.结果表明:直径小于25mm 的45号钢,正火工艺采用GB/T 699-1999标准推荐的工艺执行,即850 40min,力学性能达到标准要求;直径大于或等于25mm 的45号钢,正火工艺采用880 30~60min 也可达标.金相检验表明:这两种工艺处理试样的金相组织均为块状铁素体和大小均匀的珠光体,这种组织能够满足强度和塑性的理想配合.关键词:正火;强度;塑性;金相组织中图分类号:TF701.3 文献标识码:BOn the normalization of 45steelHU AN G Rui,L U Zuo_ming ,HUA NG Lu(Shao guan Iron &Steel G roup Co.Ltd,Qujiang 512123,Guangdong )Abstract :Routine inspect ions and tests showed that the mechanical pro perties of the 45steel bar produced by the Continu ous Casting and Rolling Plant of SISG Co.varied with its size.T o investigate this phenomenon,steel bars in diameters of 16,18,28and 30mm w ere rando mly sampled fro m 11heats and normalized w ith different pr ocedures.It was found that bars in diameter smaller than 25mm normalized w ith the procedur e recommended by GB/T 699-1999Standard,i.e.heating at 850(C for 40min,followed by air coo ling,could meet the requirements for mechanical propert y,while those in diameter lar ger than 25mm had to be normalized by heating at 880 for 30~60min in or der to meet the requirements.M etallog raphy of the nor malized steel bars demonstrated that a microstr ucture composed of massive ferrite and evenly_sized pearlite was generated by the normalization,which possessed the r equired strength and ductility.Key words :normalizat ion;streng th;ductility;microstructure收稿日期:2002-07-09;修订日期:2002-08-07作者简介:黄 锐(1964-),男,1987年毕业于东北大学金属材料及热处理专业,金属材料工程师.广东省韶关钢铁集团有限公司炼轧厂(以下简称我厂)CONSTEEL 电炉、DAN IELI 小型连轧,即 四位一体 生产线新开发生产的45号钢棒材,按GB/T 699-1999标准检验,断面收缩率较低,与标准 % 40%相比,富余量较少,甚至在生产较大规格( 25~35mm)时,初检合格率偏低,且不够稳定,个别炉号重取复检均不合格,造成钢材判废.为把好最后一道材质检验关,提高45号钢棒材断面收缩合格率,降低损失,对45号钢正火工艺进行了初步摸索,探讨不同的加热温度与不同的加热保温时间对力学性能的影响,确定适合实际生产情况的试样热处理工艺.1 试验1.1 试验样的来源我厂 四位一体 生产线是2000年12月2日投产的,年生产棒材60万t,投产至今,生产钢种以HRB335为主.2002年1月,45号钢作为品种钢的首个开发产品,半年期间试产近4000t,规格从 16~35mm.1.2 试验样的选取及化学成分从试产的45号钢中,有选择性地抽取大、小4个规格、11个炉号进行正火工艺试验,化学成分见表1,试验按GB/T699-1999标准执行.总第129期南方金属Sum.1292002年12月SOU TH ERN METALSDecember 20021.3 试验设备及工作参数箱式电阻炉,型号:SRJX -8-13,功率:8kW,炉膛体积:300mm 200mm 180mm.工作参数:电流I 1=28A;I 2=28A;I 3=25A,电压V =150V.1.4 试验操作高温进炉,到温计时,到时出炉,散放自然空冷.表1 试验样化学成分%炉号钢号 /mm C Si M n P S Cu As Sn Cr Ni Al T.O N 02D00305L 1)4530460.23650.009101740.04850.0027567 10-602D00306L 4530450.23670.00981740.04850.0026364 10-602D00308L 45304724670.012710640.0450.0015760 10-602D00720L 4528430.28640.010122050.0475<0.0016463 10-602D00721L 4528450.28640.010101950.0465<0.0016459 10-602D00722L 4528450.23620.01791850.0485<0.0016964 10-602D01110L 4518460.24670.01891840.040.0015965 10-602D01109L 4518470.24680.01981850.040.0016257 10-602D01581R 1)4516450.2565160.0182340.050.0016058 10-602D01406L 4516470.266218161940.040.0015965 10-602D01407L4516440.24670.015182340.050.00166741)L 冷送钢坯;2)R 热送钢坯.2 试验结果与分析2.1 保温时间对力学性能的影响从图1、2看出, 16、18mm 的45号钢正火处理时,保温时间对 b 、 s 的影响并不显著.保温时间对 s 、 b 的影响,加热温度为830 ,保温时间在20~40min 时, s 最高,随着保温时间的延长, s 下降.加热温度为850 时,保温时间越长, s 越高.加热温度为750 、保温时间在20~40min图1 不同正火温度下保温时间对强度的影响( 16、18)图2 不同正火温度下保温时间对塑性的影响( 16、18)时, s 呈上升趋势,随着保温时间的延长, s 开始下降;保温时间在20~40m in 时, b 无变化,保温时间在40~80m in 时, b 上升,保温时间在80~100min 时, b 下降.加热温度为860 、保温时间在20~60min 时, s 呈上升趋势,随着保温时间的延长, s 开始下降.其他加热温度段,保温时间对 s 、 b 的影响并不明显.图3 不同正火温度下保温时间对强度的影响( 28、30)图4 不同正火温度下保温时间对强度的影响( 28、30)从图3、4看出, 28、30mm 的45号钢正火处理时,保温时间对 b 、 s (750、830、850、860、880 )、 b (750、850、860、880 )的影响并不明显,南 方 金 属20SOU T HERN M ET AL S2002年12月而对 s 的影响则非常显著,这里主要分析热处理保温时间对 s 值的影响.加热温度为860、930 ,保温时间在30~80min 时, s 几乎无变化,且数值较低(40%~42%),随着保温时间的延长, s 呈下降趋势,出现不合格.温度为830 、保温时间在30~100min 时, s 无多大变化,随着保温时间的延长, s 开始下降.温度为850 、保温时间在30~80min 时, s 呈上升趋势,并在80min 时,达到最高点,随着保温时间的延长, s 开始下降.温度为880 、保温时间在30~80min 时, s 无多少变化,随着保温时间的延长, s 急剧下降.温度为750 时(两相区),保温时间在40min 时, s 最高,随着保温时间的延长, s 呈下降趋势.2.2 加热温度对力学性能的影响从图1、2、3、4中可以看出,在保温时间确定的条件下,加热温度对力学性能是有影响的,即便规格不一样,热处理温度在750 时, b 、 s 最高, s 、 b 最低,钢材的塑性性能较高,相对其强度性能就较低. 16、18m m 的45钢加热温度(除750 )对塑性性能 %、 %值的影响并不明显,波动范围较小,而对强度性能 s 、 b 值是有影响的,880 时, s 、 b 最高. 28、30m m 的45号钢热处理加热温度对力学性能的影响较为显著,尤其是对 b 、 s 值的影响甚为明显.保温时间一定,930 处理温度下, s 、 b 值最高, b 、 s 值最低.一般情况下,随着加热温度的升高,45号钢强度性能提高,塑性性能下降,但从图3、4中可以看出,加热温度在880 时,出现反常现象(加热曲线拐点), s 、 b 值略有下降,但 s 、 s 值在单相奥氏体加热区中处于最高水平.2.3热处理后的金相组织图5 750 , 40min F 块+P( 100)45号钢经正火处理后的室温组织为F 块+P 片,750 时,其高温加热区处于铁素体和奥氏体两相区(图5),铁素体及奥氏体晶粒细小.冷却转变后,由于晶粒得到细化,钢材的塑性性能就好.45号钢在奥氏体状态下缓冷后,先共析铁素体的金相组织形态分为:网状、块状及针状(魏氏组织).网状铁素体与针状铁素体对钢的机械性能均有不利的影响,具有网状铁素体的钢,疲劳性能很差,而具有针状铁素体的钢,其塑性与冲击韧性显著降低.凡成分均匀的奥氏体,冷却后均形成片状珠光体.如图6所示的金相组织,网状、针状铁素体共存,珠光体粗大,钢材的塑性性能差, s 值低(37%).又如图7金相照片,组织为F 块+P 片是正火处理后所要求的良好组织,虽然 s 、 b 强度指标并不是最高,但在钢材强度值富余量较大的情况下,牺牲一点强度值而获得较高的塑性 b 、 s 值,是生产需要的.图6 930 , 100min F 网、针+P 粗大,不均(100)图7 880 , 60min F 块+P 片( 100)总体上看, 16、18mm 的45号钢经正火处理后的力学性能指标均高于标准值( 19.5%,总第129期黄 锐等:45号钢正火工艺的探讨2144%, s 367.5MPa, b 680MPa),富余量较大,热处理加热温度和保温时间对力学性能影响不大,因此,GB/T699-1999标准推荐的正火工艺是可行的,对于 <25mm的45号钢,正火工艺用850 , 40min较为合适. 28、30mm的45号钢,加热温度为880 (奥氏体单相区,图7)、保温时间在30~80min时, 值为48%~50%(图4),在此热处理工艺条件下,钢的塑性值较高,强度与塑性达到最理想之配合.3 结论(1)45号钢在成分均匀的情况下,直径小于25 mm时,正火工艺可按GB/T699-1999执行,即850 , 40m in;直径大于或等于25mm时,试样正火工艺选择880 , 30~60min较为合适.(2)45号钢正火处理后的最佳组织是F块+ P片.(3)轧制小规格45号圆钢,其塑性性能要好于轧制大规格45号圆钢.(4)轧制小规格的45号圆钢,钢材塑性指标较轧制大规格的45号圆钢为高,富余量较大,这与小规格45号圆钢的组织致密、钢中夹杂形态分布及尺寸效应等因素有关,这需要进一步探讨.参考文献:[1] 刘永铨.钢的热处理[M].北京:冶金工业出版社,1981.23-45.[2] 梁克中.金相原理与应用[M].北京:中国铁道出版社,1983.192-194.南 方 金 属22SOU T HERN M ET AL S2002年12月。