在轧钢生产过程中，钢坯的加热制度尤为重要，若加热制度不当容易导致钢坯出现过热过烧现象，进而影响生产质量。因此，为了优化Q235B 钢的加热制度，对Q235B钢进行不同温度的热处理试验，从分析其力学性能、断口以及金相组织与加热温度的关系入手，研究Q235B钢过热、过烧的起始温度。

1、 试验材料与方法 

      试验用Q235B钢化学成分实测值与国家标准对照见表1。由表1可见，试验用Q235B钢的化学成分符合GB/T 700—2006《碳素结构钢》的要求。

     截取Q235B铸坯试样，进行热处理试验。试验温度的设定：根据Q235B 钢的一般加热温度1200～1320℃和本热处理炉最高温度限制1380℃，共进行11组不同温度热处理试验，每组温度取6个试样( 其中3个制备拉伸试样、3个制备金相试样) ，具体热处理试验方案见表2。

      将热处理后的试样( 每个加热温度下3个) 加工成拉伸试样( 见图1) 。加工后的试样在万能试验机上进行力学性能检测，分析强度、伸长率与加热温度的关系；拉伸试验后，选取典型断口，采用热场发射扫描电子显微镜进行分析，确定断口形态与加热温度的关系。

     将热处理后的试样( 每个加热温度下3个) 加工成金相试样，磨制、抛光后用4%硝酸酒精溶液腐蚀，观察显微组织与晶界状态；评定奥氏体晶粒度，分析奥氏体晶粒度与加热温度的关系。

2、 试验结果与分析

2.1拉伸试验检测结果

      拉伸试验力学性能见表3。强度、伸长率与加热温度的关系曲线，分别见图2和图3。

      如图2所示，屈服强度、抗拉强度整体变化趋势是随着加热温度的升高而增大，但在1320～1380℃区间强度升高显著。如图3所示，伸长率在1320℃时显著降低，1180～1300℃时伸长率在24%～27%，1320～1380 ℃时伸长率在19%～21%。此外，由图2和图3可见，抗拉强度曲线数据变化平稳，屈服强度与伸长率数据有些波动，这是由于抗拉强度的测量不受人为因素影响，而屈服强度与伸长率的测量受人为因素影响较大，但整体看强度上升和伸长率下降的趋势还是比较明显的。

2.2金相检测结果

     金相试样用4%硝酸酒精溶液腐蚀后，测得各个温度下的平均奥氏体晶粒尺寸见表4。平均奥氏体晶粒尺寸与加热温度关系曲线见图4。

      由图4可见，平均奥氏体晶粒尺寸随加热温度的升高而增大，在1320℃时平均奥氏体晶粒尺寸增大显著，并在1380℃时也未见减小趋势。不同温度下，观察试样回火前与回火后的显微组织见图5、图6。试样回火前的组织为贝氏体、马氏体和晶界铁素体(图5) ，且加热到1380℃时观察晶界状态没有发现烧熔现象。试样经630℃、保温3h回火后，组织均为回火索氏体(图6) ，晶界状态没有发生变化。

2.3断口分析

     选取1180℃、1300℃、1380℃的断口进行扫描电镜分析，不同温度的断口形貌见图7。由图7可知1180℃、1300℃、1380℃的断口性质为韧窝的延性断口，1180℃断口的极少量韧窝内有硫化物颗粒，1300℃断口的局部区域韧窝内有硫化物颗粒，1380℃断口的韧窝内普遍分布着硫化物颗粒，且韧窝较浅，说明塑性较差，但未发现晶界烧熔现象。对1380℃断口韧窝内的硫化物颗粒进行能谱分析，由图8可知韧窝内硫化物颗粒的主要元素是Fe、Mn、S。

3、 讨论

     在国际学术界过热与过烧没有严格的区分，也没有明确的说法，但倾向于过热是硫的行为，过烧是磷的行为。过热钢的显微特征的本质变化在于原奥氏体晶界上化学成分的变化，一般钢在加热到过热温度以上，硫在晶界上发生偏析或产生大量细微MnS粒子的晶界沉淀，从而引起一系列的性能突变; 而钢过烧时可使原奥氏体晶界局部或全部烧熔，过烧钢中往往能观察到晶界熔融空洞，晶界上不仅存在硫的严重偏析或硫化物沉淀，更主要的是存在磷的严重偏析或磷化铁薄片沉淀，引起晶界败坏。

      性能检测发现：从1180～1380℃抗拉强度、屈服强度整体呈上升趋势，但在1320～1380℃强度升高显著；伸长率在1320℃时显著降低。金相分析发现：显微组织无异常，回火前为贝氏体、马氏体和晶界铁素体，回火后为回火索氏体，且在加热至1380℃时晶界上未发现熔融空洞；奥氏体晶粒在1180～1300℃随着温度升高长大缓慢，在1320～1380℃随着温度升高长大迅速；并在1380℃时也未见减小趋势。扫描电镜分析发现：1180℃和1300℃的断口只有个别区域韧窝内有硫化物颗粒，而1380℃断口韧窝内普遍有硫化物颗粒，但未发现晶界烧熔现象。 

    材料在1320～1380℃随加热温度增加强度显著升高、奥氏体晶粒尺寸迅速长大。从1320℃开始强度随温度增加显著升高，这是由于基体内的硫化物在高温下熔解，冷却时沿奥氏体晶界析出导致晶界状态发生改变，致使强度上升; 而奥氏体晶粒从1320℃开始随温度升高迅速长大，这是由于随温度升高硫化物等第二相小颗粒的晶界钉扎作用减弱，奥氏体晶粒急剧长大。由1180℃和1300℃时断口只是局部区域的韧窝有硫化物颗粒，而1380℃断口韧窝普遍有硫化物颗粒，可证明随温度升高硫化物熔解，形成基体过饱和硫的固溶体，在随后的冷却过程中，沿原高温奥氏体晶界析出。

4、 结论

        对显微组织和力学性能结果进行综合分析可知，Q235钢的强度、伸长率和奥氏体晶粒尺寸均在1320℃时发生突变，且加热至1380℃时也未发现晶界熔化现象，说明在1320～1380℃范围试样只发生过热没有过烧。1320℃为Q235B 钢的过热起始温度。