低合金鋼的熱處理

形變熱處理(TMCP)

形變熱處理是通過加工手段提高低合金高強度鋼性能的主要措施，低合金高強度鋼優良綜合性能的實現很大程度上要依賴形變熱處理。形變熱處理，有時也稱為控制軋制和控制冷卻，是指在鋼材的加工過程中．對開軋溫度、變形量、變形速度、終軋溫度和軋后冷卻速度等參數進行控制，以獲得所需的組織形態，達到預期的性能要求?？刂栖堉坪涂刂评鋮s能夠運用細晶強化和析出強化兩種強化機制來顯著提高鋼的強度和改善鋼的韌性，從而可以用較低的碳當量來獲得所需的強韌性匹配，既節省了合金元素，又改善了可焊性。

控制軋制

控制軋制是合金最佳化和從加熱到軋制及其后冷卻所包括的整個工藝過程控制的綜合熱加工技術．可以實現控制鋼材的組織和性能的目的。但是，控制軋制要求較低的軋制溫度，而低溫軋制時軋機需承受較大的載荷，加之冷卻到一定的低軋割溫度時，需要增加道次問的停留時間，使這一工藝未獲得廣泛采用。微量鈮對奧氏體冉結晶有強烈的抑制作用，使含鈮鋼可在相對較高的溫度下進行控制軋制。從而使這項工藝得到有效的應用。

20世紀80年代控制軋制的基礎研究取得重大成果，在再結晶軋制的基礎上開發出應變誘導相變和析出的軋制，在(γ+α)兩相區軋制促進分離型相變的機制。許多低合金高強度鋼的生產已成功應用了包括低溫γ區軋制加上近Ar₃點的(γ+α)兩相區軋制的NIC法。成為目前控制軋制生產的發展方向。

控制冷卻

控制冷卻，或稱軋后加速冷卻．不僅影響轉變溫度．而且能夠抑制轉變前的奧氏體晶粒長大，可以進一步細化晶粒。控制冷卻主要是控制析出溫度，使析出在較低溫度下進行。

為充分利用微合金元素抑制γ再結晶，最大限度細化鐵素體晶粒和增強析出強化的效應，在20世紀70年代中期開發了快速冷卻通過溫度區的熱軋工藝。此工藝最初用于熱軋鋼帶的生產，積累了許多經過適當的卷取溫度可以產生最大的晶粒細化和析出強化效果，過高的吸取溫度致使鐵素體晶粒尺寸長大或析出物粗化產生過時效，過低的吸取溫度將導致產生貝氏體或其他中溫轉變產物．損害整個板卷性能的均勻性。

所謂分級加速冷卻(IAC)是用于熱軋中厚板生產的一種控制冷卻工藝。熱軋狀態的釩-氮鋼可以達到屈服強度550MPa，這種控制冷卻方式比通常的控制軋制鋼強度增量為50～100MPa，又可使韌性得到改善，珠光體帶消失，形成極細小的鐵素體和貝氏體的雙相組織，而在停止冷卻后的空冷過程中．在具有高位錯密度的鐵素體和貝氏體基體會析出數量更多的彌散相。

軋后直接淬火

最初．熱軋后直接淬火工藝是為了省去淬火前的重新加熱，從而降低生產成本。但是后來發現，直接淬火鋼板比相同成分的重新加熱后淬火鋼板具有更好的淬透性。而且微合金元素既提高了淬火時的淬透性，并加強了回火時的析出硬化。這是因為某些碳氮化物冷卻析出后再加熱時很難充分溶解并均勻分布。在直接淬火后的回火處理中，處于固溶狀態的微合金元素鈮等可以增加鋼板的淬透性和加速碳化物的形成，因此減少需添加的合金元素含量，提高焊接性能。另外，直接淬火前的TMCP處理改變了奧氏體的形狀和尺寸，細化了晶粒，得到強度高度抗脆性龜裂性能良好的具有優良綜合性能的鋼材。當前，直接淬火工藝已作為TMCP技術的一個重要環節，廣泛用來生產熱處理的高強度鋼扳。

為了避免在表面形成鐵素體，鋼板熱軋后直接淬火要求快速冷卻，直接淬火的開淬溫度不能低于Ar₃溫度，最好接近鋼板終軋溫度，淬火終了溫度控制在250℃以下，使鋼板實現完全淬火。淬火后的回火溫度根據鋼的不同而不同，一般在580～620℃之間，對于碳-錳鋼回火溫度在600℃以上，含鈮鋼在600℃以下，以防止鈮的重新溶解。

熱處理

在采用軋后直接淬火工藝的同時，低合金高強度造船用鋼板、鍋爐及壓力容器用鋼板，以及工程機械用厚鋼板的生產仍然采用傳統的各類熱處理工藝。而且近幾年國內外在低合金高強度鋼生產中，對傳統熱處理也有了新的發現和開發。在控制軋制雙相鋼開發之后，兩相區退火生產雙相鋼仍不失為簡易可行的工藝流程。正火型低合金高強度鋼船板，為不改變組織類型而又能提高強度和改善韌性，采取正火空冷后期的快速冷卻，有效地細化了貝氏體組織，優化了貝氏體分布，意外得到了降低碳當量、減少合金元素添加量，又能調整強韌匹配的工藝措施；調質鋼采用兩相區淬火工藝有效提高韌性是人所共知的；對于鐵素體貝氏體型的正火鋼或正火+回火鋼采用兩相區正火同樣取得韌化的效果，其機制是晶粒問界形成微細的鐵素體網。

生產裝備的普遍更新，微機控制在熱處理工藝上的應用，使對鋼材組織結構的定量控制成為現實。