合金成分和轧制工艺对10CrNi3MoV钢性能的影响研究

　　10CrNi3MoV钢是屈服强度等级为600MPa的重要结构用钢，以调质状态供货，具有较高的强度、良好的韧性及抗爆等综合性能，在高压空气瓶等产品中得到较好的应用。由于其合金含量高，用户要求严格，10CrNi3MoV钢的生产有一定难度，所以对不同的合金含量设计、轧制工艺、热处理工艺进行了试验，以确定最佳的生产工艺，提高其性能合格率，减少损耗以及在批量生产过程中有效控制成本。

　　山西太钢不锈钢股份有限公司技术人员采用中试50kg真空感应炉冶炼；真空浇注成铸锭，再锯切成中板坯料；之后在中试350mm轧机上将坯料按照不同工艺轧制成12mm厚度的钢板，轧后先后进行空冷和水冷；对钢板进行860℃淬火＋685℃×60min回火处理。试验结果显示了合金含量和轧制工艺对10CrNi3MoV钢性能的影响：

　　（1）由于提高10CrNi3MoV钢中C、Mn、Si的含量，可以提高钢的固溶强化效果，但会降低钢的低温韧性。合金含量是钢性能的基本保证，但并非越高越好，所以按照中限设计C、Mn、Si成分即可。一旦10CrNi3MoV钢的成分被控制在标准范围内之后，即可通过合理的热处理制度来调整钢的性能。

　　（2）由于10CrNi3MoV钢需调质态交货，淬火加热到奥氏体化温度后，钢的轧制态的组织已经完全重结晶，所以轧制工艺对成品性能的影响已基本消退。

　　（3）对于合金含量偏低的钢，回火温度对钢的性能影响非常大。当回火温度偏低（630℃)时，由于钢中含有Mo等合金元素，钢具有回火稳定性，马氏体分解速度低，高密度位错没有得到回复，几乎没有碳化物析出，微观组织仍为成束分布的条状马氏体，钢的强度偏高，延伸率低；继续提高回火温度至670℃时，高密度位错开始回复，析出少量碳化物，微观组织仍具有成束分布的条状马氏体的特点，但出现一些亚晶组织，从扫描电镜照片上仍可见到高密度位错区的板条或位错网格，可见得到了细小均匀的回火马氏体组织，结合少量细小的回转奥氏体组织，使钢的强韧性得到最好的匹配。

　　当回火温度升高到700℃时，由于达到钢的tAc1点，可以看到两种组织的混合物，黑色块状组织为经过充分回火、并发生再结晶的铁素体，另一种则为高温下转变为奥氏体后又空冷下来的板条状马氏体与析出物的混合组织，同时还存在残余奥氏体。由于存在铁素体和奥氏体，钢板的屈服强度下降，低于标准要求，钢的韧性也变差，但强度降幅不大，所以回火的最高温度控制在700℃以下，660～680℃之间为最佳回火温度范围。