DH36船板钢控轧控冷工艺研究
coolingtemperature685～715℃．andwiththeseconditionsthelow—temperatureimpacttoughnessofDH36
steelismeettherequirement．
KeyWords：DH36shipplate；controlled—rolling；controlled—cooling；process；research
前言
河北敬业集团中厚板厂在轧制DH36高强度船
板时，厚度15mill、301Tim两种规格的低温冲击韧
性合格率不到90％，严重影响了产品质量，提高了
生产成本。控轧控冷工艺对提高DH36船板的低温
冲击韧性起着重要作用，通过控制轧制和冷却工艺
参数可有效改善钢材的微观组织结构，从而改善
DH36船板的低温冲击韧性。
DH36船板钢连续冷却转变及组织细化研究
研究奥氏体相变规律的基本方法是测定钢的过
冷奥氏体连续冷却转变曲线，即CCT曲线。CCT曲
线是钢的化学成分设计与工艺设计的依据，可以系
统地表示变形温度、变形程度、变形后冷却制度对钢
的相变规律的影响，进而研究其组织与性能之间的
关系，更准确地制定控轧和控冷工艺。
收稿日期：2012—03—16
作者简介：崔栋梁(1982一)，男，助理工程师，2004年毕业于河北工
业职业技术学院金属材料工程专业，现在河北敬业集团轧钢厂从事
中厚板生产技术工作，E—mail：eui—d12008@126．OO1／1
2．1
静态CCT曲线测定
2．1．1
试验材料及方案
绘制CCT曲线用的是切线法：把热膨胀曲线上
的纯热膨胀(或纯冷收缩)的直线段延长，以曲线开
始偏离的位置即切点所对应的温度作为相变点，即
临界点。
将DH36试验钢加工制备成
8mm×15mm
样品，用热膨胀仪进行静态CCT测定。试验钢加工
成中间带凹槽的试样(图
1，单位：mm)在
Gleeble1500上进行试验测定其动态CCT曲线。
图1
样品的形状和尺寸
Fig．1
Shapeandsizeofsample
2．1．2
静态CCT曲线的测定
加热温度为1150～1200oC，保温300S后以3
℃／s冷却至940oC等温60S，最后分别以1℃／s、3
℃／s、5
℃／s、8
℃／s、10
℃／s、l5
℃／s、20℃／s、25
17
总第197期
℃／s、30℃／s、50~C／s的冷速冷却到室温。具体实
验方案如图2所示。
时I司Is
图2
DH36钢的热膨胀试验工艺曲线
Fig2
ProcesscurveofthermalexpansiontestofDH36steel
利用Origin软件对Gleeble一1500 热 模 拟 试 验
机采集 的温 度 一膨 胀 量 数据 进 行 处 理 ，用切 点 法 确
定各相 转 变温度 。综 合 分 析 以上 实验 结 果 ，在 温度
1 0 0 0
8 0 0
6 oo
4 0 0
2 0 0
一 时间 曲线上 绘制 出 DH36 钢 的连 续 冷却 转 变 曲线
如 图 3 所 示 。
从 图 3 可 以看 出 ，当冷 速 为 I ～5 oC ／s 时 ，铁 索
体约 在 750 oC 开始 转 变 ，在 600 oC 结束 ；同时 ，珠光
体开 始转 变 ，但 珠 光 体转 变 结 束 温度 因冷 速 不 同 而
有所 不 同 ：当冷 速 为 3 ～5 ℃／s 时 ，珠 光 体 转 变 在
530 ℃ 附 近 结 束 ，并 出 现 贝 氏体 转 变 ；而 冷 速 为 l
℃／s 时 ，珠 光 体 转 变 在 590 ℃ 附 近 结 束 ，没 有 发 生
贝 氏体 转 变 ；冷 速 为 5 —10 ℃／s 时 ，珠 光体 转 变 在
500 ℃ 附近结束 ，同时在 530 ℃开 始 贝氏体 转 变 ，在
450 ℃ 附近结 束 ；当冷 速 为 10 ～30 ℃／s 时 ，珠 光体
转变 在 500 oC 附 近结束 ，并 开 始 贝 氏体 转 变 ，到 320
℃ 附近结 束 ；当冷速是 30 ℃／s 时 ，铁 素体 在 500 oC
时 开始转 变 ，直 接转 变为 贝 氏体 ，在 320 ℃ 附近结 束
转变 ；当冷 速是 30 ～70 ℃／s 时 ，随 着 冷 速 增 大 ，直
接转 变 为 贝 氏体 ，转 变 开 始 温 度 在 445 ～485 ℃ 之
间 ，结束 温度在 323 ～345 ℃ 之间 。
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1 O0
时间，s
图 3
DH36 钢 的 静 态 CCT 曲线
Fig ．3
S ta tic C C T curve o f D H 36 ste el
随着冷 速 的加快 相变开 始温 度呈缓 慢下 降 的趋
势 ，但 总体 来说 变化 不 是很 大 ，在 较低 冷 速 下 ( 1 ～5
℃／s) 主要 获得 铁 素 体 与 珠光 体 组 织 。随 着冷 却 速
度 升 高 ，珠 光体 含量 逐渐减 少 ，冷 却速 度 5 ～10 ℃／s
时主要 是 以铁 素体和 珠光体 为 主体 以及少量 贝 氏体
的组 织 ；当冷 速 为 10 ～30 ℃／s 时 ，最 终 获得 贝 氏体
与铁 素体 的混 合 组织 ；当冷 速是 30 ～70 ℃／s 时 ，主
要 获得 贝氏体 组织 。
DH36 钢对 韧 性 要 求 较 高 ，金 相 组 织 应 以 铁 素
体 和球光 体 为主 ，冷 速 不 宜 超 过 10 ℃／s ；变 形 钢 板
晶核易 于长 大 。为 了 获 得 细小 晶粒 ，冷 却速 度 应 大
1 8
于 2 ℃／s。 当以 5 ℃／s 冷 却 时 ，在 730 ℃ 左 右就 开
始 发生 铁素体 转 变 ，这 时会 导 致 先 共 析铁 素体 析 出
和带状 组 织 出 现 。因 此 ，DH36 钢 的开 轧 温 度 不 能
低 730 ℃ ，根据 从终 轧到冷 却 区钢板 温 降 约 30 ～60
℃ 的规 律 ，终 轧温 度不 能低 于 790 ℃ 。
2．2
变 形 量 及 变 形 温 度对 奥 氏体 再 结 晶 的影 响
2．2．1
试 验 材料 及方 案
考 虑 到工业 生 产情 况 及 Gleeble 一1500 热模 拟
试 验 机 的 实 际 能 力 ，制 定 方 案 如 下 ：加 热 温 度 为
l 200 ℃ ，保 温 300 S；以 3 ℃／s 的冷 速 冷 却 至 不 同
的变形温 度 。采取 不 同的 道 次 变形 量 进 行 变形 ，最
河 北 冶金
2012 年 第 5 期
后 空冷 到室 温 ，具 体试 验方案 如 图 4 所示 。
时 间／s
图 4
DH36 钢 的 热 膨 胀 试 验 工 艺 曲 线
2 ．2 ．2
试 验 结 果 与 分 析
不 同变形 量及 变形温 度条 件下单 道次 轧制 后 奥
氏体再结 晶百 分 比如表 1 所示 。
试验 中 ，实 测 DH36 钢 的 Ar 为 758 oC 。金 相
组 织分 析得 知 ，DH36 钢 在 压下 率 为 25％ ，1 100 oC
变 形后 奥 氏体能发 生完 全再 结 晶 ；940 oC 变 形 时 ，压
下 率为 25％时再 结 晶百分 数 小 于 5％ ，视 为 再 结 晶
终 止温 度 。
依 据 目前 DH36 钢 的化 学 成 分 、精 轧 压 下 规 程
( 压下 率 20％ ～30％ ) 、最 低 完 全再 结 晶温 度 1 040
℃ 、再 结 晶终 止 温度 940 oC 试验 数据 ，目前 精轧 阶段
的终 轧温度 控制 在 800 ～880 ℃ ，处于 奥 氏体 未再 结
Fig 4 Process curve of thermal expansion test of DH36 steel
晶 区。
表 1
不 同变形量及变形温度条件 下单道次轧制后奥 氏体再结晶百分比
T ab ．1
P erc entag e o f austenite rec ry stal liza tio n a fte r sing le — pa ss ro lling under diff erent def orm at io n a mo unts and tem peratures
控 轧控冷 工 艺对 DH36 钢 冲 击韧性 的影 响
3．1
终 轧 温 度对 冲 击 功 的 影 响
不 同终 轧温度 时 DH36 钢 的 冲击功 见 图 5。
终轧温 度／℃
图 5
终 轧 温 度 对 DH36 钢 冲 击 功 的 影 响
Fi g ．5
E f fec t o f end — ro lling
tem perature on im pac t po wer o f D H 3 6 ste el
由图 5 可 以看 出 ，随着 终 轧 温度 降 低 ，DH36 钢
的 冲击韧性 明显 得 到改 善 ，但 并 不 是 线性 关 系。 当
终轧 温度 降 到 A 线 以 下 时 ，冲 击 韧 性 明 显 恶 化 。
分析 原 因认 为 ，当轧 制温 度 降 到 A 线 以下 时 ，产 生
先 共 析铁素 体 ，使 在后 几 道 次 轧 制过 程 中出 现 拉 长
的带 状组织 ，从 而 影 响 钢 的 塑性 指 标 。 同时还 可能
出现混 晶组 织，使 位 错 密 度 增 加 ，钢 材 加 工 硬 化 严
重 ，导 致 冲击性 能较差 ，而强 度却较 高 。 由试 验 数据
得 出 ：DH36 钢 的终 轧温 度 以控 制在 800 —830 oC 为
宜 。
3．2
终 冷 温 度 对 冲 击 功 的 影 响
控 冷 工 艺 主要 是 通 过 改 变 钢 的组 织 和 组 织 品
粒 度 来 改 变 钢 材 的 性 能 ，但 对 于 组 织 为 铁 素 体 +
珠 光 体类 型 的 DH36 钢 来 说 ，只有 细 化 晶粒 才 可 以
改 变 其 性 能 。不 同终 冷 温 度 对应 的 冲击 功 见 图 6 。
由试 验 数 据 得 出 ：终 冷 温 度 应 该 控 制 在 685 —7 15
℃ 。
( 下 转 第 21 页 )
1 9
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7 5 5
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河 北 冶金
20 12 年 第 5 期
变化 ，这是性 能变 化 的关键 时期 ，与不放 置检 测伸 长
率和 断后 总伸 长 率 相 比提 高 不 小 于 2％ ，以后 性 能
不再 有大 的波动 ，趋 于稳定 。基 于此 ，对 于质 量 检测
中 ，伸长率 和断 后总伸 长 率小 于 国标 2％ 的螺纹 钢 ，
可 以不直 接判废 ，放 置一段 时 间后再重 新检 测 ，确保
产 品质量 达到标 准要 求 ，同时也 减少废 品损 失 。
3．2
氢 含 量 测 定
利用 测氢 仪对 放置 0 、5 天 、10 天 、15 天 、20 天 、
25 天 、30 天后 的螺 纹 钢 进行 氢 氮 含 量 测定 ，检 测 结
果 如表 2 所示 。
表 2
放 置 不 同时 间后 螺 纹 钢 的 氢 氮 含 量
T ab ．2
O xy g en and hy dro g en
co n te nt s o f r ef or m ed s te el b ar 1aid as id e fo r d {ff er en t tim e
放 置时 间 ／天
10
15
20
25
30
氢 含 量 ／ppm
2 ．5
2 ．3
2．0
1．9
2 ．1
2．0
2 ．1
氮 含 量 ／ppm
93
88
76
79
79
77
75
分 析表 2 看出 ：随着时 间的变 化 ，氢含量在 1．9 ～
2．5 ppm 之 间波动 ，氮含 量在 75 ～93 ppm 之 间波动 ，
与伸长率变 化趋 势 比较 吻合 。这 说 明氢 氮含 量 对伸
长率变化 比较敏感 ，氢氮含量发 生微小 变化就 会引起
( 上 摄 第 19 页 )
从 图 6 可 以看 出 ，终 轧 后采 用合 适 的层 流冷 却
比不 采用层 流冷 却可使 DH36 钢 韧脆 转 变温 度 降低
20℃ 。细化 晶粒作 为 钢 的 主要 强 化 机 制 ，同时 也 改
善 了韧性 和降低 了钢 的脆 性 转 变 温 度 ，它 是 既强 化
又韧 化钢材 的 唯一方法 ¨ 。采 用控 制轧制 和适 当的
控冷 工艺 ，可 以实现奥 氏体在 未再 结 晶区 的变形 ，最
终获 得细小 的铁 素 体 晶粒 ，从 而使 钢 的强 度 和韧 性
同时 得到改 善 。
终冷温度，cc
图 6
终 冷 温 度 对 DH36 钢 冲 击 功 的 影 响
F ig ．6
Ef fe ct o f e nd —- co o lling
伸长率的较大变化。因此，降低氢氮含量是提高
10
mm HRB400 螺纹 钢质量 的主要 因素之一 。
3 ．3
金 相 组 织 分 析
用 金相 显 微 镜 对 放 置 0 、5 天 、10 天 、15 天 、20
天 、25 天 、3O 天后 的试样 做金 相组织 分 析 ，检 测 组织
为铁素 体 和珠光体 ，没 有发 生组织 变化 。分析 认 为 ，
主要 是 由于铁 素体 和 珠 光 体是 室 温 组 织 ，在 室温 下
不能 发生 组织 转变 ，可见 时效 与 金相 组 织 之 间 的关
系 不 明 显 。
结 论
( 1) 河北敬 业集 团
10 mm HRB400 螺纹 钢在
自然 放置 过程 中发生 时效 的一般 规 律 是 ：屈 服 强度
和抗 拉强 度变 化不 明显 ，伸 长 率 和 断后 总 伸 长率 提
高不 小 于 2％ ，金 相组织 未 发 生 明显 变化 ，而 钢 中 的
氢氮 含量 是螺 纹钢 发生 时效 的重要 因素 。
( 2) 通 过 时 效 研 究 ，对 伸 长 率 和 断后 总 伸 长率
小 于 国标 2％ 的 螺 纹 钢 ，可 以不 直 接 判 为废 品 。放
置 一段 时间后 再 重新 检测 ，这 样 达 到 了 既能 保 证 产
品质量 又减少 废 品损失 的 目的 。
tem p e ra ture o n im p ac t p o w er o f D H3 6 stee l
结 语
( I ) 在 G leeble 一1500 热 模 拟 试 验 机 上 测 试
DH36 钢 的连续 冷却 转 变 曲线 ，为 了 获得 细 小 晶 粒 ，
冷 却速 度 应 控 制 为 5 ～7 ℃／s ，终 轧 温度 不 能 低 于
7 9 0 oc
( 2) 对 DH36 钢 不 同变形 量 及 变 形 温度 条 件 下
单 道次 轧制后 奥 氏体 再 结 晶百 分 比进行 测 定 得 出 ，
精 轧 的压下 率 为 20％ ～30％ 时 ，最 低 完全 再结 晶温
度 为 1 040 oC ，再 结 晶终 止 温 度 为 940 oC 。 因 此 ，
DH36 钢 的粗 轧终轧 温度 应高 于 1 040 oC ，精轧 开轧
温 度应低 于 940 ℃ 。
( 3) 研 究 控轧 控 冷工 艺 对 DH36 钢 冲击 性 能 的
影 响认 为 ，终 轧温 度 应 控制 在 800 ～830 oC 、终 冷 温
度 应控 制在 685 ～715 oC 。
参 考 文 献
王有铭，李曼 云，等 ．钢 材的控制 轧制和控 制冷却 ．北京 ：冶
金 工 、
世出 版社 ．2009 ．
2 1
