高强度钢处理工艺

　　改变热机械处理工艺可以减小碳素钢的晶粒尺寸，增加其抗拉强度和冲击韧性。通过减小钢中显微组织的晶粒尺寸可以改善钢的强度和韧性。因此，采用热机械轧制处理工艺生产的钢铁素体晶粒尺寸大约为45靘。其显微组织往往是铁素体、珠光体和贝氏体，因组织结构的限制，这些钢种*高的屈服强度典型值约为600～700MPa。允许的*低工作温度通常为-20～-40℃。
处理工艺原理
　　首先，磷铁缓慢加热到温度，通过退火，其原始显微组织全部转变成奥氏体组织。大部分低碳和中碳钢退火温度约为820～920℃。根据阻止奥氏体晶粒长大的要求来限定此退火温度下的持续时间，则奥氏体晶粒尺寸通常不大于10靘。
采用传统工艺热轧钢，温度比较低，温度范围相当窄。正常情况下终轧温度等于或大于温度，但也可以延续到比较低的温度。对于大多数结构钢而言，温度约为68075012，拉长的奥氏体晶粒不会发生再结晶。热轧时的总压下率*小应为15%，压下率比较大对生产*终组织为超细铁素体晶粒有利。
　　轧制结束后钢以5℃/s的*小冷却速度冷却到500℃以下，拉长的奥氏体晶粒依赖于钢的组织和冷却速度组织转变成铁素体和珠光体。通过设置特定的处理参数就可以得到铁素体晶粒尺寸不大于3岬的超细晶粒组织钢。这样，即使在很低的温度下都可依赖显微组织中的现存相保证改善屈服强度和冲击韧性。
　　从总体上讲，这种新的处理工艺可用于碳含量小于0.8%的非合金钢和低合金钢。加工后的*终显微组织可以是铁素体、珠光体、贝氏体和/或马氏体。通过改变钢的化学成分和终轧后温度的不同冷却速度可以获得*佳的显微组织和机械性能。然而，即使是在相同的显微组织中，铁素体、珠光体、贝氏体和马氏体的晶粒尺寸也各不相同。因此，当一种钢的显微组织组份大于另一种钢时，准确地预测微细组织对机械性能的影响是即乏味又复杂。
改善性能
　　钢的强度和韧性可以通过减小显微组织中晶粒尺寸的方法来改善。这已是几十年来的重大发现。细晶粒尺寸会对冲击韧性产生有利的影响，这个原则适用于所有金属材料，这对低温韧性不良的钢种来说特别重要。
　　依赖于铁素体晶粒尺寸的钢的屈服强度和Charpy公司实测的冲击转变温度，以及推断出的超细晶粒尺寸从这种依赖关系中还可以推断出超细晶粒尺寸。晶粒尺寸大于3胛的范围已为大家所熟知，因为现代结构钢中的*后晶粒尺寸为此数量级。
具有超细晶粒尺寸(1～3胛)的铁素体钢即使在温度低于-150℃(-300*F)时冲击韧性仍然很好。由于铁索体晶粒尺寸的减小，屈服强度也大大得到改善。
　　采用上述新工艺处理热轧中碳钢时。抗拉强度(基于维氏硬度测定法)从628MPa提高到714MPa，屈服强度也提高了，因为晶粒尺寸较小导致屈强比YS/TS增大。马氏体和马氏体一贝氏体低碳钢(碳含量为0.05%)强度很高，即使是在温度为-40℃时，其冲击韧性依然很好。为了进一步改善强度和韧性，可以生产超细马氏体组织钢。在这种情况下，可获得的*高屈服强度约为1000MPa，冲击韧性和可焊性同样也很好。