形变热处理(TMCP)

形变热处理是通过加工手段提高低合金高强度钢性能的主要措施，低合金高强度钢优良综合性能的实现很大程度上要依赖形变热处理。形变热处理，有时也称为控制轧制和控制冷却，是指在钢材的加工过程中．对开轧温度、变形量、变形速度、终轧温度和轧后冷却速度等参数进行控制，以获得所需的组织形态，达到预期的性能要求。控制轧制和控制冷却能够运用细晶强化和析出强化两种强化机制来显著提高钢的强度和改善钢的韧性，从而可以用较低的碳当量来获得所需的强韧性匹配，既节省了合金元素，又改善了可焊性。

控制轧制

控制轧制是合金最佳化和从加热到轧制及其后冷却所包括的整个工艺过程控制的综合热加工技术．可以实现控制钢材的组织和性能的目的。但是，控制轧制要求较低的轧制温度，而低温轧制时轧机需承受较大的载荷，加之冷却到一定的低轧割温度时，需要增加道次问的停留时间，使这一工艺未获得广泛采用。微量铌对奥氏体冉结晶有强烈的抑制作用，使含铌钢可在相对较高的温度下进行控制轧制。从而使这项工艺得到有效的应用。

20世纪80年代控制轧制的基础研究取得重大成果，在再结晶轧制的基础上开发出应变诱导相变和析出的轧制，在(γ+α)两相区轧制促进分离型相变的机制。许多低合金高强度钢的生产已成功应用了包括低温γ区轧制加上近Ar₃点的(γ+α)两相区轧制的NIC法。成为目前控制轧制生产的发展方向。

控制冷却

控制冷却，或称轧后加速冷却．不仅影响转变温度．而且能够抑制转变前的奥氏体晶粒长大，可以进一步细化晶粒。控制冷却主要是控制析出温度，使析出在较低温度下进行。

为充分利用微合金元素抑制γ再结晶，最大限度细化铁素体晶粒和增强析出强化的效应，在20世纪70年代中期开发了快速冷却通过温度区的热轧工艺。此工艺最初用于热轧钢带的生产，积累了许多经过适当的卷取温度可以产生最大的晶粒细化和析出强化效果，过高的吸取温度致使铁素体晶粒尺寸长大或析出物粗化产生过时效，过低的吸取温度将导致产生贝氏体或其他中温转变产物．损害整个板卷性能的均匀性。

所谓分级加速冷却(IAC)是用于热轧中厚板生产的一种控制冷却工艺。热轧状态的钒-氮钢可以达到屈服强度550MPa，这种控制冷却方式比通常的控制轧制钢强度增量为50～100MPa，又可使韧性得到改善，珠光体带消失，形成极细小的铁素体和贝氏体的双相组织，而在停止冷却后的空冷过程中．在具有高位错密度的铁素体和贝氏体基体会析出数量更多的弥散相。

轧后直接淬火

最初．热轧后直接淬火工艺是为了省去淬火前的重新加热，从而降低生产成本。但是后来发现，直接淬火钢板比相同成分的重新加热后淬火钢板具有更好的淬透性。而且微合金元素既提高了淬火时的淬透性，并加强了回火时的析出硬化。这是因为某些碳氮化物冷却析出后再加热时很难充分溶解并均匀分布。在直接淬火后的回火处理中，处于固溶状态的微合金元素铌等可以增加钢板的淬透性和加速碳化物的形成，因此减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处理改变了奥氏体的形状和尺寸，细化了晶粒，得到强度高度抗脆性龟裂性能良好的具有优良综合性能的钢材。当前，直接淬火工艺已作为TMCP技术的一个重要环节，广泛用来生产热处理的高强度钢扳。

为了避免在表面形成铁素体，钢板热轧后直接淬火要求快速冷却，直接淬火的开淬温度不能低于Ar₃温度，最好接近钢板终轧温度，淬火终了温度控制在250℃以下，使钢板实现完全淬火。淬火后的回火温度根据钢的不同而不同，一般在580～620℃之间，对于碳-锰钢回火温度在600℃以上，含铌钢在600℃以下，以防止铌的重新溶解。

热处理

在采用轧后直接淬火工艺的同时，低合金高强度造船用钢板、锅炉及压力容器用钢板，以及工程机械用厚钢板的生产仍然采用传统的各类热处理工艺。而且近几年国内外在低合金高强度钢生产中，对传统热处理也有了新的发现和开发。在控制轧制双相钢开发之后，两相区退火生产双相钢仍不失为简易可行的工艺流程。正火型低合金高强度钢船板，为不改变组织类型而又能提高强度和改善韧性，采取正火空冷后期的快速冷却，有效地细化了贝氏体组织，优化了贝氏体分布，意外得到了降低碳当量、减少合金元素添加量，又能调整强韧匹配的工艺措施；调质钢采用两相区淬火工艺有效提高韧性是人所共知的；对于铁素体贝氏体型的正火钢或正火+回火钢采用两相区正火同样取得韧化的效果，其机制是晶粒问界形成微细的铁素体网。

生产装备的普遍更新，微机控制在热处理工艺上的应用，使对钢材组织结构的定量控制成为现实。