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　　鋼材軋制后的在線熱處理，一般分以下三步：

　　第一，淬火階段：由布置在最后機架的水冷系統(tǒng)組成。合理有效的水冷設(shè)備可以使軋件在此處得以強烈冷卻，在軋件表面，其冷卻值超過馬氏體臨界值，因而可以在表面形成馬氏體結(jié)構(gòu)。

　　第二，回火階段：此時軋件經(jīng)過水冷系統(tǒng)后暴露在空氣中，心部的熱量會傳到表層，對表面進(jìn)行回火，即所謂的自回火。

　　第三，最后冷卻：此階段發(fā)生在后面，主要是心部的奧氏體進(jìn)行等溫相變，獲得最終的金相組織狀態(tài)。

　　根據(jù)鋼牌號和最終用戶的要求，在線熱處理可按下列工序進(jìn)行：

　　——自然空冷。

　　——絕熱罩下慢冷，模擬球化退火。

　　——在絕熱箱內(nèi)緩冷，模擬退火。

　　——借助風(fēng)扇快冷，模擬正火或鉛浴淬火。

　　——軋制結(jié)束時表面淬火。這種處理主要用于奧氏體不銹鋼。

　　3.2 金相組織分析

　　3.2.1自然冷卻時的金相組織變化

　　由上面的介紹可以清楚地看出，自然冷卻與在線水處理，其冷卻速度及金相組織是不同的，圖3為在自然冷卻與水冷系統(tǒng)中軋件的冷卻曲線。

　　在自然冷卻狀態(tài)下，軋件的冷卻速度大約在5℃/分～300℃/分，此冷卻速度在珠光體相變范圍內(nèi)，因此，最終生成的金相組織為珠光體及鐵素體組織。圖4為自然冷卻下軋件的金相組織結(jié)構(gòu)。

　　3.2.2 水冷處理的鋼材金相組織

　　(1)淬火階段的金相變化

　　在淬火階段，軋件溫度變化見圖3，可以看出，軋件的心部及表面冷卻速度是不一樣的，表面的冷卻速度要比心部快得多，表面大約在幾秒之內(nèi)便由軋制溫度的950℃左右冷卻到200℃左右，因此表面高溫的奧氏體經(jīng)過此強冷后，將轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，而此時心部溫度保持在高溫區(qū)，其結(jié)構(gòu)仍是奧氏體組織。

　　(2)回火階段的組織變化

　　回火過程即為自回火，主要是心部保持的高溫與表層低溫的相互傳導(dǎo)，心部的熱量在較短的時間內(nèi)傳到表層，與表層的溫度最終達(dá)到一致，圖3中P點即為回火后軋件的溫度，此時溫度可達(dá)600℃左右。經(jīng)過淬火階段形成的馬氏體組織是不穩(wěn)定的，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和滲碳體平衡組織的傾向。由于軋件自身的心部熱量回火，可以使這種轉(zhuǎn)變?nèi)菀走M(jìn)行。在200℃左右回火，高碳鋼有碳化物析出，其中主要是馬氏體組織;中碳鋼回火仍保持淬火時形成的板條和片狀馬氏體形態(tài);而對低碳鋼淬火后將獲得板條狀馬氏體組織，經(jīng)過回火后，只有碳原子的偏聚，而沒有任何碳化物析出，其形態(tài)是保持不變的，因此回火后得到的回火馬氏體仍為板條狀結(jié)構(gòu)。在此階段中，由于最終的溫度已達(dá)600℃左右，已低于奧氏體相變溫度，因此，心部的奧氏體組織變?yōu)殍F素體和珠光體組織。

　　(3)最終冷卻階段的金相組織

　　最終冷卻階段是由600℃緩冷至室溫狀態(tài)下，此時的金相組織無任何變化。由于回火階段心部冷卻速度較快，大約在400℃/min左右，因此形成的心部珠光體結(jié)構(gòu)，其晶粒是非常細(xì)小的。因此，經(jīng)過水冷的軋件，最終組織結(jié)構(gòu)表面為回火馬氏體;心部為鐵素體及珠光體組織。此外，軋件規(guī)格不同，其冷卻后的金相組織也稍有不同。對于小規(guī)格的產(chǎn)品，其結(jié)果如前所述，而對于較大規(guī)格的軋件，主要是由于表層與心部的過渡區(qū)較大，而在此過渡區(qū)的過冷溫度是在貝氏體相變區(qū)域內(nèi)，因此，過渡層中的結(jié)構(gòu)是馬氏體、貝氏體與珠光體的混合結(jié)構(gòu)形態(tài)。

　　3.3 機械性能比較

　　對于自然冷卻與經(jīng)過在線水處理的軋件，由于內(nèi)部金相組織變化不同，其機械性能是不同的(表2)。

　　由表2可見，通過水冷獲得的軋件機械性能，其屈服強度比自然冷卻提高25%～50%，抗拉強度提高12%～30%。由于表面的馬氏體組織，使硬度相應(yīng)增加，同時由于心部的珠光體、鐵素體組織，又不會使其脆性增大。

　　在線熱機械處理是一個十分有效的方法，通過它可以改善軋件的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，從而獲得較好的機械強度。軋件的在線熱處理，可以通過淬火形成表層的馬氏體組織，又通過心部熱量外傳，對表層馬氏體自回火，使表層得到回火馬氏體組織。而心部由于表層的冷卻，致使溫降較大，從而細(xì)化了生成的珠光體組織。這不僅加強了表層的硬度，而且使心部組織也得以改善。因此，能夠經(jīng)濟地獲得高性能的鋼材。