本发明是一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，采用淬火-二次淬火-回火的热处理工艺；淬火温度为960-980℃，二次淬火温度为770-790℃，回火温度为650-670℃，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；本发明可以显著提高用于建筑幕墙工程的高强钢结构件低温冲击韧性。
1.一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，所述用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的成分及质量百分比为：C：0.51-0.53%、Ni：8.50-8.70%、Mn：0.65-0.67%、Si：
0.03-0.05%、P：0.005-0.007%、S：0.002-0.004%、Nb：0.09-0.11%、V：0.04-0.06%、Ti：0.11-
0.13%、Al：0.07-0.09%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：0.032-0.035%，Cr：0.1-0.3%，Mo：
0.33-0.35%，余量为Fe和不可避免的杂质；
该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.5-9.7%，第三相体积百分数为5.5-5.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.0-8.3%，第三相体积百分数为
所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，采用淬火-二次淬火-回火的热处理工艺，其特征在于：所述淬火温度为960-980℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；所述二次淬火温度为770-790℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；所述回火温度为650-670℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；
所述第一冷却工序：先采用风冷以5-7℃/s的冷却速率将钢冷至610-630℃，再采用水冷以9-11℃/s的冷却速率将钢水冷至470-490℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以7-9℃/s的冷却速率将钢冷至室温；
所述第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢冷至
620-650℃， 再采用水冷以13-15℃/s的冷却速率将钢水冷至460-480℃，然后空冷至350-
370℃，最后采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；
所述第三冷却工序：先采用水冷以11-13℃/s的冷却速率将钢水冷至420-450℃，然后空冷至350-370℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
2.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：其成分及质量百分比为：C：0.51%、Ni：8.50%、Mn：0.65%、Si：0.03%、P：0.005%、S：0.002%、Nb：
0.09%、V：0.04%、Ti：0.11%、Al：0.07%、N：0.006%、H：0.00020%，Cu：0.032%，Cr：0.1%，Mo：
该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.5%，第三相体积百分数为5.5%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.0%，第三相体积百分数为7.5%。
3.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：其成分及质量百分比为：C：0.52%、Ni：8.60%、Mn：0.66%、Si：0.04%、P：0.006%、S：0.003%、Nb：
0.10%、V：0.05%、Ti：0.12%、Al：0.08%、N：0.003%、H：0.0001%，Cu：0.033%，Cr：0.2%，Mo：
该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.6%，第三相体积百分数为5.6%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.2%，第三相体积百分数为7.6%。
4.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：其成分及质量百分比为：C：0.53%、Ni：8.70%、Mn：0.67%、Si：0.05%、P：0.007%、S：0.004%、Nb：
0.11%、V：0.06%、Ti：0.13%、Al：0.09%、N：0.006%、H：0.0001%，Cu：0.035%，Cr：0.3%，Mo：
该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.7%，第三相体积百分数为5.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.3%，第三相体积百分数为7.8%。
5.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：所述淬火温度为960℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为770℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；所述回火温度为650℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；
所述第一冷却工序：先采用风冷以5℃/s的冷却速率将钢冷至610℃，再采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢水冷至470℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以7℃/s的冷却速率将钢冷至室温；
所述第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以11℃/s的冷却速率将钢冷至620℃， 再采用水冷以13℃/s的冷却速率将钢水冷至460℃，然后空冷至350℃，最后采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；
所述第三冷却工序：先采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至420℃，然后空冷至
350℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
6.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：所述淬火温度为970℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为780℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；所述回火温度为660℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；
所述第一冷却工序：先采用风冷以6℃/s的冷却速率将钢冷至620℃，再采用水冷以10℃/s的冷却速率将钢水冷至480℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以8℃/s的冷却速率将钢冷至室温；
所述第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以12℃/s的冷却速率将钢冷至630℃， 再采用水冷以14℃/s的冷却速率将钢水冷至470℃，然后空冷至360℃，最后采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；
所述第三冷却工序：先采用水冷以12℃/s的冷却速率将钢水冷至430℃，然后空冷至
360℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
7.如权利要求1所述的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，其特征在于：所述淬火温度为980℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为790℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；所述回火温度为670℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆变奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；
所述第一冷却工序：先采用风冷以7℃/s的冷却速率将钢冷至630℃，再采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至490℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以9℃/s的冷却速率将钢冷至室温；
所述第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以13℃/s的冷却速率将钢冷至650℃， 再采用水冷以15℃/s的冷却速率将钢水冷至480℃，然后空冷至370℃，最后采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；
所述第三冷却工序：先采用水冷以13℃/s的冷却速率将钢水冷至450℃，然后空冷至
370℃，再采用水冷以6℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件及其热处理工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及一种建筑用钢结构及其热处理技术，具体的说是一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件及其热处理工艺。
背景技术
[0002] 9Ni钢首先由美国国际镍公司的产品研究实验室研制成功，合金元素Ni含量在8.50-10.00wt%之间，是一种低碳调质钢。9Ni钢作为唯一可在-196℃低温条件下服役的铁素体型用钢，具有较高的屈服强度和抗拉强度、优良的低温韧性、良好的可焊性。
[0003] 9Ni钢必须采用适当的热处理工艺，才可以较大程度的提高其在-196℃的低温韧性。深入研究9Ni钢的热处理工艺，通过优化工艺参数，摸清热处理工艺参数和9Ni钢低温韧性的关系，对9Ni钢的应用及其发展有着重要的意义。
[0004] 对于建筑幕墙工程的高强钢结构件，有些关键部位需要用到9Ni钢，从而使9Ni钢使用率得到显著的增加，通过现有的热处理工艺，可以达到使用要求，但9Ni钢的力学性能要求，尤其是低温冲击韧性富余量不大，极大影响了9Ni钢在低温使用的安全性。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是：针对现有技术中用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的低温冲击韧性不足，提出一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件及其热处理工艺，显著提高用于建筑幕墙工程的高强钢结构件低温冲击韧性。
[0006] 本发明解决以上技术问题的技术方案是：
[0007] 一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件，其成分及质量百分比为：C：0.51-0.53%、Ni：8.50-8.70%、Mn：0.65-0.67%、Si：0.03-0.05%、P：0.005-0.007%、S：0.002-0.004%、Nb：0.09-0.11%、V：0.04-0.06%、Ti：0.11-0.13%、Al：0.07-0.09%、N≤0.006%、H≤0.00020%，Cu：
0.032-0.035%，Cr：0.1-0.3%，Mo：0.33-0.35%，余量为Fe和不可避免的杂质；
[0008] 该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.5-9.7%，第三相体积百分数为5.5-5.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.0-8.3%，第三相体积百分数为7.5-7.8%。
[0009] 用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，采用淬火-二次淬火-回火的热处理工艺；淬火温度为960-980℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为770-790℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；回火温度为650-670℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；
[0010] 第一冷却工序：先采用风冷以5-7℃/s的冷却速率将钢冷至610-630℃，再采用水冷以9-11℃/s的冷却速率将钢水冷至470-490℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以7-9℃/s的冷却速率将钢冷至室温；
[0011] 第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以11-13℃/s的冷却速率将钢冷至620-650℃， 再采用水冷以13-15℃/s的冷却速率将钢水冷至460-480℃，然后空冷至350-
370℃，最后采用水冷以7-9℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；
[0012] 第三冷却工序：先采用水冷以11-13℃/s的冷却速率将钢水冷至420-450℃，然后空冷至350-370℃，再采用水冷以4-6℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
[0013] 本发明的有益效果是：本发明通过成分限定及热处理工艺，一方面，逆变奥氏体在马氏体板条晶间呈薄片状析出，分布均匀；另一方面，提高逆变奥氏体的热稳定性，从而使晶界和基体韧化，可以显著提高用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的低温冲击韧性，同时不降低或者稍微降低强度。总之，本发明通过热处理工艺改变组织形态，使逆变奥氏体在马氏体板条晶间呈薄片状析出，且分布均匀，进而提高逆变奥氏体的热稳定性，从而使晶界和基体韧化。
具体实施方式
[0014] 实施例 1
[0015] 本实施例是一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件，其成分及质量百分比为：C：0.51%、Ni：8.50%、Mn：0.65%、Si：0.03%、P：0.005%、S：0.002%、Nb：0.09%、V：0.04%、Ti：0.11%、Al：0.07%、N：0.006%、H：0.00020%，Cu：0.032%，Cr：0.1%，Mo：0.33%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.5%，第三相体积百分数为5.5%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.0%，第三相体积百分数为7.5%。
[0016] 本实施例的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，淬火温度为960℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为770℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；回火温度为650℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；其中：第一冷却工序：先采用风冷以5℃/s的冷却速率将钢冷至610℃，再采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢水冷至470℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以7℃/s的冷却速率将钢冷至室温； 第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以11℃/s的冷却速率将钢冷至620℃， 再采用水冷以13℃/s的冷却速率将钢水冷至460℃，然后空冷至350℃，最后采用水冷以7℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；第三冷却工序：先采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至420℃，然后空冷至350℃，再采用水冷以4℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
[0017] 本实施例用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的屈服强度为590-630MPa、抗拉强度为680-720MPa、延伸率为26.0-30.0%、冲击功为200-230J。
[0018] 实施例 2
[0019] 本实施例是一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件，其成分及质量百分比为：C：0.52%、Ni：8.60%、Mn：0.66%、Si：0.04%、P：0.006%、S：0.003%、Nb：0.10%、V：0.05%、Ti：0.12%、Al：0.08%、N：0.003%、H：0.0001%，Cu：0.033%，Cr：0.2%，Mo：0.34%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.6%，第三相体积百分数为5.6%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.2%，第三相体积百分数为7.6%。
[0020] 本实施例的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，淬火温度为970℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为780℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；回火温度为660℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；其中第一冷却工序：先采用风冷以6℃/s的冷却速率将钢冷至620℃，再采用水冷以10℃/s的冷却速率将钢水冷至480℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以8℃/s的冷却速率将钢冷至室温； 第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以12℃/s的冷却速率将钢冷至630℃， 再采用水冷以14℃/s的冷却速率将钢水冷至470℃，然后空冷至360℃，最后采用水冷以8℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；第三冷却工序：先采用水冷以12℃/s的冷却速率将钢水冷至430℃，然后空冷至360℃，再采用水冷以5℃/s的冷却速率将钢水冷至室温。
[0021] 本实施例所制造的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的屈服强度为670-710MPa、抗拉强度为700-740MPa、延伸率为21.0-25.0%、冲击功为180-210J。
[0022] 实施例 3
[0023] 本实施例是一种用于建筑幕墙工程的高强钢结构件，其成分及质量百分比为：C：0.53%、Ni：8.70%、Mn：0.67%、Si：0.05%、P：0.007%、S：0.004%、Nb：0.11%、V：0.06%、Ti：0.13%、Al：0.09%、N：0.006%、H：0.0001%，Cu：0.035%，Cr：0.3%，Mo：0.35%，余量为Fe和不可避免的杂质；该钢中第一相为回火索氏体，第二相为逆变奥氏体，第三相为板条马氏体，逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，在表面至1/4厚度处第二相体积百分数为9.7%，第三相体积百分数为5.7%，1/4厚度至中心第二相体积百分数为8.3%，第三相体积百分数为7.8%。
[0024] 本实施例的用于建筑幕墙工程的高强钢结构件的热处理工艺，淬火温度为980℃，在常化炉中进行，采用第一冷却工序冷至室温，使组织完全奥氏体化，杂质及第二相粒子回溶，细化奥氏体晶粒；二次淬火温度为790℃，在常化炉中进行，采用第二冷却工序冷至室温，得到细小的铁素体和马氏体组织；回火温度为670℃，在回火炉中进行，采用第三冷却工序冷至室温，得到以回火索氏体为主的组织，并通过马氏体的逆转变使钢中逆变奥氏体的数量增多，且逆转奥氏体主要分布在板条马氏体边界，使组织更加弥散、均匀分布；同时，使碳化物析出量较大，且细小弥散；其中，第一冷却工序：先采用风冷以7℃/s的冷却速率将钢冷至630℃，再采用水冷以11℃/s的冷却速率将钢水冷至490℃，最后采用压缩空气或雾状淬火液以9℃/s的冷却速率将钢冷至室温； 第二冷却工序：先采用压缩空气或雾状淬火液以13℃/s的冷却速率将钢冷至650℃， 再采用水冷以15℃/s的冷却速率将钢水冷至480℃，然后空冷至370℃，最后采用水冷以9℃/s的冷却速率将钢水冷至室温；第三冷却工序：先采用水冷以13℃/s的冷却速率将钢水冷至450℃，然后空冷至370℃，再采用水冷以6℃/s的冷
