高强钢焊接氢致裂纹断口微观形貌的研究及模式化

采用插销实验和扫描电镜观察方法详细研究了焊缝扩散氢含量和非金属夹杂物对10Ni5CrMoV低碳中合金高强钢焊接热影响区氢致裂纹断口微观形貌的影响。结果得出,扩散氢含量是影响氢致裂纹断口微观形貌的主要因素,在插销净截面应力300～800MPa的范围内,加载应力对延迟扩展区断口形貌无明显影响。钢中硫化物夹杂的增加使扩展区形貌从IG_(HE)向MVC_(HE)转变,而含氧化物夹杂钢则转为QC_(HE)。作者提出了一个新的适于解释氢致裂纹扩展第Ⅱ阶段断口微观形貌的竞争开裂模式,从而从氢致裂纹本质机制上圆满说明了上述实验结果。     

钡合金处理对轴承钢脱氧及钢中夹杂物的研究

利用Ba合金对轴承钢进行了脱氧实验,结果表明：采用该合金处理轴承钢时,钢中的全氧迅速降到一稳定值;对试样检验发现,最终钢材上无含钡点状夹杂,而且钢中的残余夹杂得到很好的变性,以细小的夹杂呈弥散、均匀分布。在此基础上,还对SiAlBa合金复合脱氧能力及钡对夹杂物变性能力和生成液态夹杂的影响进行了分析,认为SiAlBa合金处理钢液使得钢液得到进一步的纯净化。     

管线钢裂纹萌生及其扩展的研究

采用硫化氢腐蚀试验、金相显微镜和扫描电镜(SEM)观察及EDS分析研究了非金属夹杂物和微观组织对X65管线钢氢致裂纹(HIC)萌生和扩展的影响.研究表明:晶界、相界、脆硬的非金属夹杂物是钢中的氢陷阱.夹杂物的尺寸、形态及类型影响管线钢的HIC敏感性.HIC不易在小尺寸球形夹杂物上萌生,而长条和具有尖角的非金属夹杂物使钢具有高HIC敏感性,Ca处理能使夹杂形态趋于分散的球形,降低钢的HIC敏感性;HIC裂纹易在脆硬的富Si夹杂物处萌生和扩展.与铁素体组织相比,HIC更易在脆硬的贝氏体组织中扩展,HIC可沿着晶界或穿过晶界扩展.     

微合金元素钒和铌对诱发针状铁素体的影响

 氧化物冶金是将非金属夹杂物变害为利，它是利用钢中高熔点粒子改善钢的组织，进而改善钢板焊接热影响区（HAZ）性能的有效手段。以DH36级船板钢为依托钢种，根据二维错配度理论，系统研究了不同微合金元素铌和钒对船板钢铸态组织中诱发奥氏体晶内针状铁素体(IAF)的影响。研究表明，根据错配度理论，微合金元素钒易于铌诱发IAF，但是当奥氏体向铁素体转变时，微合金元素钒的第二相粒子在钢中析出温度低、析出量少，所以微合金元素铌充分细化了钢的铸态组织、轧态及焊接HAZ组织，HAZ低温冲击韧性约为微合金元素钒的4倍，达到工业化生产大线能量焊接用钢板的要求。     

X65 M管线钢抗HIC性能分析与生产实践

针对在H2S含量偏高特殊环境下使用的X65M管线钢产品抗氢致裂纹(HIC)进行了分析与研究。通过对化学成分、元素偏析、非金属夹杂物对抗氢致裂纹影响的机理分析,指导冶炼过程硫、磷、氢及氧化夹杂物等关键工艺控制,并通过连铸过程严格的保护浇铸措施,实现了钢水w[S]0.002%,w[P]0.010%,w[H]2.0×10-6,钢中各类夹杂物小于1.0的控制水平。X65M管线钢抗氢致裂纹检测符合产品开发标准要求。     

NM450耐磨钢焊接裂纹产生原因探析

针对中厚耐磨钢板NM450焊接过程中产生的裂纹缺陷,采用夏比冲击试验机、布氏硬度计、金相显微镜、扫描电镜、第四代夹杂物自动分析仪等手段,对裂纹处试样进行力学性能检测、裂纹组织形貌观察、非金属夹杂物类型、数量以及尺寸分布统计.结果 表明:裂纹处试样中的非金属夹杂物与正常NM450钢板中的类型一致;钢板在经过冷变形后,变形...     

Ti-Zr-Mg处理与Ti-Zr处理氧化物冶金效果对比研究

氧化物冶金在非调质钢和大线能量焊接用钢开发等领域得到越来越广泛的应用。通过中试的试制及模拟焊接、夏比冲击、扫描电镜等一系列分析手段系统对比了Ti-Zr-Mg处理与Ti-Zr处理氧化物冶金效果,包括非金属夹杂物、钢板组织及力学性能。结果表明:Ti-Zr-Mg处理相较于Ti-Zr脱氧,钢板强度、韧性及冲击性能改善不明显,焊接性能得到提高;轧板组织基本一致,焊后热影响区(HAZ)针状铁素体体积增加;Mg处理炉次钢中非金属夹杂物数量略有增多,尺寸更加细小。     

钙处理对稀土在大线能量焊接HAZ中作用的影响

 为了探明钙处理对稀土改善C-Mn钢焊接HAZ韧性作用的影响,利用Gleeble模拟了热输入为339 kJ/cm的焊接热循环过程,对比研究了稀土处理钢和Ca-稀土处理钢焊接HAZ中夹杂物、显微组织和低温冲击韧性差异,分析了钙对稀土在HAZ中作用的影响规律,发现钙处理能促进稀土改善HAZ低温冲击韧性。钙能使稀土处理钢HAZ中的夹杂物从稀土氧化物复合夹杂转变为稀土-Ca的复合夹杂,平均尺寸从1.5增大到2.2 μm,长宽比从1.5减小到1.4,夹杂物总量降低。虽然钙对稀土处理钢HAZ中晶内针状铁素体的含量影响不大,但钙能增强稀土对HAZ原奥氏体晶粒粗化的抑制作用,Ca-稀土处理钢HAZ原奥氏体晶粒尺寸比稀土处理钢小。热输入为339 kJ/cm时,钙处理能使稀土处理钢HAZ低温冲击韧性明显提高。     

应用控轧控冷工艺开发低碳贝氏体高强度钢板

设计了强度级别为６８５ＭＰａ的工程机械用低碳高强度焊接用钢，利用Ｇｌｅｅｂｌｅ热模拟实验机研究了实验钢奥氏体高温变形行为、应变诱发析出行为和连续冷却相变行为。在此基础上利用实验轧机研究了轧制和冷却工艺参数对实验钢力学性能和显微组织的影响。结果表明，实验钢通过适当的控制轧制和控制冷却可以得到以细小的贝氏体为主的显微组织，达到强度和韧性的良好匹配。     

中性盐电解提取钢中微细夹杂物研究

提出了一种在实验室环境下,以6 g/L柠檬酸钠、10 g/L氯化钠、30 g/L硫酸亚铁,10 g/L氟化铵为电解液,石墨板为阴极电解提取钢中夹杂物的方法。用该方法对管线钢和电工钢中夹杂物提取后,分别用扫描电镜和X射线能谱仪对夹杂物进行形貌观察和成分分析。结果显示,在获得的管线钢的微细夹杂物中存在大量球状的纳米级夹杂物,这些夹杂物是低碳贝氏体钢中的弥散强化相,含有强韧化合金元素,对管线钢落锤性能具有重要影响;在获得电工钢的非金属夹杂物中存在变形夹杂物,在钢的轧制过程中变成片状,对钢的轧制性能具有影响。由于本法不仅能够提取一些对于钢材有危害性的碳化物夹杂物,还可以提取其他容易在酸碱条件下被侵蚀掉的细小夹杂物,且夹杂物形貌保存完整,成分不受电解液的影响,因此可用于对组织纯净度要求较高的低碳贝氏体钢、电工钢等钢种的夹杂物分析。     

夹杂物形状控制

低合金高强度钢的机械性能,特别是断裂时总延展性和夏比冲击韧性值,是受非金属夹杂物的体积百分比、形状和分布的影响。这些性能包括延性破断。在延性破断中,非金属夹杂物成为空穴长大和聚集形成主裂纹。这些空穴的萌核作用取决于夹杂物一基体界面的连接程度和夹杂物抗断裂的能力。整个作用在于,许多低合金高强度钢,特别是扁平轧材,在弯曲时呈现出撕断,在焊接时出现层状撕裂,不具有厚度方向的延展性。     

厚钢板焊接热影响区失效机理分析及改善方法研究

分析了厚钢板大线能量焊接后热影响区(HAZ)的失效机理,介绍了利用微细夹杂物改善HAZ性能的研究情况.粗晶热影响区脆化是由于晶粒粗大及不良组织而引起,粗大的奥氏体晶粒是焊接热影响区韧性恶化的主要原因.抑制焊接HAZ晶粒长大是改善厚钢板可焊性的关键因素.用真空感应炉分别冶炼了不同成分的钢,研究Mg对低碳钢HAZ性能的影响.结果表明含Mg钢HAZ的低温韧性较比不含Mg钢有较大幅度提高.通过激光高温显微镜原位观察发现,含Mg钢在1400℃保温300 s后奥氏体晶粒仍然保持着细小的结构,这主要归功于Mg添加后生成的细小粒子所产生的钉扎作用,该发现为改善厚板HAZ韧性提供了一种方法.     

高强度不锈钢应用及研究进展

高强度不锈钢因其优异的综合性能及成熟的生产工艺,已成为航空、航天、海洋、石化工程等高端制造业领域的重要材料。系统回溯高强度不锈钢的发展及应用历程,总结此类钢的强韧化机理及最新研究进展,并详细梳理了影响该钢的氢陷阱行为及氢脆抗力的主要因素。结合现有研究成果,提出了采用多种类纳米级第二相颗粒复合析出强化突破高强度不锈钢强韧性匹配极限的思路;通过调控钢中析出相及逆转变奥氏体的交互析出行为,提高后者的机械、化学稳定性,使其作为钢中裂纹及可扩散氢的双重“陷阱”,从而提高钢的裂纹及氢脆抗力。最后指出未来新型高强度不锈钢的研发须重点关注以材料基因算法、人工神经网络、机器学习为代表的“人工智能化”合金设计理念。     

大线能量焊接船板钢Mg处理效果分析

为研究 Mg 元素对船板钢的作用效果,对比了 Mg 处理前后船板钢焊接后的冲击性能; 利用 Aspex扫描电镜能谱仪统计了实验钢中的非金属夹杂物的尺寸和种类,并对夹杂物的金相组织进行了分析。结果表明,Mg 处理后船板钢中夹杂物种类增多,夹杂物尺寸变小且分布更加弥散,尺寸主要集中在 2 ～4 μm 之间,块状铁素体消失,组织以针状铁素体为主。热处理后诱发针状铁素体的夹杂物基本由Al₂O₃、Mn S、CaS 和 MgO 复合而成,诱发的针状铁素体呈交叉互锁状,分割晶粒,改善了焊接 HAZ 冲击性能。     

含Mg夹杂物对低合金高强度钢CGHAZ韧性的影响

摘要：采用Ca、Mg处理工艺研究不同夹杂物粒子对200kJ/cm大线能量焊接低合金高强度钢CGHAZ冲击韧性的影响,对各个试样CGHAZ的显微组织,晶粒尺寸和冲击功进行观察和分析。试验结果表明,在低合金高强度钢CGHAZ中,Mg处理钢的冲击性能明显高于Ca处理钢,主要原因是含Mg夹杂物粒子析出能力比含Ca夹杂物粒子强,在焊接过程中,含Mg夹杂物粒子对CGHAZ组织的钉扎作用更加显著;同时提高针状铁素体的含量,延长裂纹扩展路径,提高断裂时吸收的能量,使样品韧性得到提升。     

应用氧化物冶金技术开发非调质钢的研究

从氧化物冶金机理分析入手,结合合金元素对钢组织的影响,对氧化物冶金型非调质钢进行了实验研究.结果表明:冶炼过程中添加合金元素(V、N)后,可形成细小、弥散分布的、高熔点的碳、氮化物小颗粒,并以此作为晶内铁素体的形核核心,析出了大量的以细小的夹杂物为核心的晶内铁素体,明显细化了组织,提高了钢的力学性能.     

提高高性能厚钢板HAZ韧性的技术

1前言 厚钢板几乎都是用作结构用钢,从安全考虑最重要的是确保连接母材的焊接区韧性。要特别避免令人担心的焊接热影响区（Heat Affected Zone：以下记作HAZ）的韧性恶化,作为应对措施,早就知道了HAZ组织微细化是有效的。而HAZ组织微细化技术,对氧化物为中心的复合夹杂物（主要是在炼钢阶段产生的氧化物上结晶、析出硫化物、氧化物等复合夹杂物）的晶粒内相变控制技术等进行了广泛研究,这项技术被称作氧化物冶金学。     

氧化物冶金技术应用及进展

氧化物冶金是利用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术。应用氧化物冶金技术已成功开发出了高强度高韧性的非调质钢和低碳钢。文章讨论了氧化物冶金类型钢的显微组织特征,分析了钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理,简述了氧化物冶金技术的应用前景。利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢有效的技术途径。     

稀土和Ca、Mg元素对高强度钢焊接热影响区组织和韧性的影响

研究了低合金高强度非调质中厚板钢中添加稀土(REM)和Ca、Mg微量元素对大线高能焊接热影响区(HAZ)显微组织微细化和晶内针状铁素体(IAF)形成的影响.结果表明,添加REM和Ca、Mg元素可在钢的HAZ中形成弥散稳定的氧硫化物(CeCa)2O2S和(CeMg)2O2,热轧奥氏体化(1450℃)和焊接热输入10 kJ/mm时都十分稳定,比传统采用TiN强化的钢具有更优良的低温韧性.有效地控制细小弥散的氧硫化合物,能获得适中的奥氏体有效晶粒尺寸和提供HAZ中形成晶内针状铁素体及稳定活性的形核位置.促进晶内铁素体协同形核生长,有效地使得HAZ组织微细化.     

厚板生产中对氢含量的控制

当钢中一定数量的氢达到一个临界值时就会产生各种类型的裂纹 ,这种现象是由于过多的内部氢压力以及与裂纹形成有关的材料缺陷例如非金属夹杂物造成的。因此可以通过避免过量的氢或者提高裂纹临界值来防止裂纹形成。在特定的应用中 ,钢中氢含量可能由于腐蚀反应例如在潮湿的 H2 S环境中 ,在金属表面产生原子氢的吸收和扩散使钢中氢含量增加。这种现象能够产生氢诱导裂纹 HIC。其破坏机理以及防止氢诱导裂纹的主要方法详述如下 :1　前言钢中氢是有害的 ,其破坏机理是铁中氢的溶解行为 ,液态铁中氢的溶解度比在固态铁中高 (见图 1 ) ,由于液…