Ni对高强船板钢显微组织及低温韧性的影响

随着用户对高强船板钢低温韧性要求的日益提高，添加适当含量的Ni元素已成为改善其低温韧性的重要手段。研究了TMCP工艺下，高强船板钢中Ni质量分数(0.3%，0.6%，0.9%）对其显微组织及低温韧性的影响。结果表明，随着Ni含量的增加，粒状贝氏体含量增加，大角度晶界比例提高，晶界间渗碳体数量减小，其形貌特征由仿晶界形向弥散分布的岛状转变；高比例的大角度晶界将提高裂纹传播阻力，提高钢板的冲击吸收功；而沿晶界分布的渗碳体会降低晶界间结合力，恶化钢板的低温冲击韧性。为降低生产成本，同时保证高强船板钢-80 ℃条件下的低温韧性，Ni质量分数控制在0.6%较为适宜。     

Mo对超高强极地船舶用钢显微组织的影响

为了明确Mo元素对极地船舶用钢显微组织及低温韧性的影响，采用含Mo和不含Mo两种化学成分坯料进行轧制，并结合SEM、EBSD、系列低温冲击试验对其组织性能进行了研究。结果表明，在较大冷速和较低终冷温度条件下，Mo元素的添加，增加了奥氏体的淬透性、促进了贝氏体的形成，减少了铁素体含量，导致大角度晶界（HAGB）比例减小且有效晶粒分布不均匀；此外，使C元素只能进行短程扩散，最终导致大量带尖端或长条状渗碳体在贝氏体板条界富集，降低了晶界或亚晶界之间的界面结合力，增大了冲击过程中界面间的应力集中。HAGB比例减小、不规则渗碳体的富集是含Mo钢板低温冲击韧性恶化的重要原因。     

Ni含量对A330M超高强度钢组织性能的影响

采用扫描电镜、透射电镜和力学性能分析等试验方法，研究了1.85%、3.85%、5.00%Ni含量对A330M超高强度钢微观组织及力学性能的影响规律。结果表明，不同Ni含量的试验钢淬火+低温回火后的微观组织主要由板条马氏体、残留奥氏体及ε碳化物组成，在1.85%～5.00%的Ni含量范围内，随着Ni含量的增加，试验钢的Ms点逐渐降低，组织中的残留奥氏体含量逐渐增加；其抗拉强度和屈服强度随着Ni含量的增加不断降低，冲击吸收能量则升高显著，冲击断口韧窝比例不断增加。对3种Ni含量的A330M钢的强韧性进行比较，3.85%的Ni含量可以获得最佳的强韧性匹配，抗拉强度为2207 MPa,冲击吸收能量为34 J。     

低C含Cu NV-F690特厚钢板的精细组织和强韧性

本文通过板坯连铸、钢板控轧控冷(TMCP)、固溶淬火回火(QT)工业生产流程,开发低C含Cu高强韧NV-F690特厚(厚度t为80 mm)船体和海洋平台用钢板.使用SEM,EBSD和TEM分别研究了淬火(Q)态和QT态钢板的精细组织,测试了距离钢板表面t/4处(高冷却速率)和芯部t/2处(低冷却速率)的室温硬度和拉伸性能,在-60和-80℃下进行了Charpy冲击(Charpy V notch,CVN)示波实验.结果表明,淬火速率较大有利于板条组织形成和提高大角度晶界比例,t/4处的组织为板条状贝氏体(LB),板条间存在细小片状马氏体/奥氏体(M/A)组元,晶粒间大角度晶界(>15°)体积分数为67.5%;t/2处的组织为粒状贝氏体(GB)+LB,大角度晶界体积分数为63.0%;Q态下的LB具有高位错密度,但晶粒内不存在Cu析出相.经过650℃回火150 min,钢板的强韧性匹配优良,低温下呈韧性断裂,大量含Cu弥散沉淀相在基体组织内析出.t/2处的M/A组元分解为Cr-Mo碳化物,贝氏体板条宽度为0.4μm,大角度晶界分数为62.5%;t/4处的LB板条回复,板条内存在与基体取向差较大的亚晶,大角度晶界分数提高到71.7%,板条平均宽度为0.2μm.在-80℃下,NV-F690钢板t/4处的韧性高于t/2处的韧性.随着纤维断裂位移的增大,韧窝断裂区比例和韧窝尺寸逐渐增大,NV-F690钢低温Charpy冲击能量逐渐提高.     

两相区热处理过程中回转奥氏体的形成规律及其对9Ni钢低温韧性的影响

通过XRD测定了9Ni钢中的回转奥氏体含量,并采用EBSD技术观察其在基体上的分布,研究了两相区热处理后回转奥氏体含量、分布及其稳定性的变化以及些这因素对9Ni钢低温韧性的影响.结果表明:经过两相区处理后,9Ni钢的低温韧性有不同程度的改善,其中两相区处理温度为650℃时,-196℃的冲击功最高,达到177 J,此时测得的回转奥氏体含量也最多,达到10.15%,表明回转奥氏体含量对9Ni钢的低温韧性有重要的影响.EBSD结果则表明:经两相区处理,回转奥氏体不仅在晶界和板条束界形成,也在晶内的板条界上形成,因此即便在其含量低于淬火+回火处理的条件下,9Ni钢的低温韧性也有明显提高,证明回转奥氏体的分布也是影响9Ni钢低温韧性的一个主要因素.对稳定性的分析显示,在本文的工艺条件下,回转奥氏体的稳定性均未达到最佳.     

马氏体时效钢循环相变的EBSD分析

利用电子背散射衍射(EBSD)技术和金相实验方法研究了循环相变处理对马氏体时效钢显微组织、晶粒取向及晶界分布特征的影响。结果表明,随着循环处理次数的增加,马氏体时效钢的晶粒逐渐细化,小角度晶界逐渐转变为大角度晶界,经过3次循环相变处理,小角度晶界向大角度晶界的转变达动态平衡,晶粒最细约为5μm,之后晶粒又开始长大;马氏体时效钢的强度随着小角度晶界所占比例的减少而逐渐降低,冲击韧性则随着大角度晶界所占比例的增加而提高,3次循环相变处理后马氏体时效钢的强韧性配合最佳。     

Mn、Ni、Mo含量对K65热煨弯管焊缝组织转变和低温韧性的影响

以Mn-Ni-Mo为主要合金体系,研制了K65热煨弯管用高强高韧埋弧焊丝。采用该焊丝制得的直缝管焊缝金属抗拉强度达741~768 MPa,显微硬度为231~250 HV10,-40℃冲击功为90~185 J;直缝管焊缝经热处理后,-40℃冲击功为65~124 J,比直缝管焊缝出现较大幅度下降。利用OM、Le Pera、SEM(EBSD)及TEM观察焊缝组织,研究焊缝中Mn、Ni、Mo含量对K65热煨弯管组织转变和低温韧性的影响。结果表明:直缝管焊缝中Mn、Ni含量的增加会促进针状铁素体的形成,适当增加Mo含量,降低Mn、Ni含量能使焊缝达到最佳强韧性能;经过热处理后,焊缝中针状铁素体含量降低,上贝氏体含量增加,大尺寸沿晶分布的渗碳体是焊缝金属低温韧性下降的原因,但Mo含量为0.2%时仍能保证大角度晶界比例达67.1%,使焊缝金属的-40℃低温韧性达124 J。     

铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织性能的影响

利用焊接热模拟方法研究了铌含量对高强船板钢大线能量焊接粗晶区组织和性能的影响.结果表明,随Nb含量增加,粗晶区中晶界铁素体减少,MA岛(粒状贝氏体)和板条贝氏体增多,Nb含量在0.038wt％时,板条贝氏体贯穿整个奥氏体晶粒,严重降低了粗晶区的低温韧性;同时,MA岛的形态也由块状变为长条状,同样降低了粗晶区的低温韧性.在大线能量焊接下Nb对高强船板钢的焊接性造成了不利的影响.     

腐蚀高强Q690D钢板耐腐蚀性能及其机理研究

针对矿井用耐蚀高强钢的开发,介绍了新型耐蚀高强Q690D钢板化学成分、组织及力学性能。主要通过盐雾试验及电化学试验对普通Q690D、耐蚀Q690D钢板的耐蚀性能进行了测试,分析了耐蚀钢的多因素耦合的腐蚀规律,揭示了耐蚀钢的腐蚀机制。结果表明:耐蚀Q690D钢板中较高的Cr元素有利于降低试验钢基体表面的电位差,降低腐蚀倾向;钢板组织状态不同,表面电位差也有一定差异,耐蚀Q690D钢板经淬火+回火处理后得到的回火马氏体/贝氏体组织,强韧良好,耐蚀性较普通Q690D钢板提高1.5倍。EBSD表征结果表明:小角度晶界由于其高度有序结构,具有较小的自由体积和较低的界面能,能够打断大角度晶界的连通性,能够有效地阻断腐蚀沿着大角度晶界的扩展,所以腐蚀速率会随着小角度晶界比例的上升而下降。     

F500级超高强韧船板钢的低温韧性机理研究

利用金相、扫描、透射等手段研究了针状铁素体+粒状贝氏体复合组织的F500级船板钢的力学性能及低温韧性机理.结果表明,该钢板在-80℃的冲击功可达120 J以上,针状铁素体组织具有对裂纹扩展起到有效阻碍作用的大量被细小析出出所钉扎的高密度位错的亚晶界,是F500超高强船板钢具有良好的低温韧性的机制所在.     

回火温度对EH460级船用中厚钢板组织与强韧性的影响

利用光学显微镜、扫描电镜、电子背散射衍射分析和力学性能检测设备等,探究了回火温度对EH460级船板钢组织与力学性能的影响。结果表明:经400 ℃回火2 h处理后的试验钢具有最佳的强韧性匹配,屈服强度达到471 MPa,抗拉强度达到560 MPa,-40 ℃冲击吸收能量达到了312 J。回火后粗大M/A岛的分解、微观组织中大角度晶界比例与密度的上升以及有效晶粒尺寸降低是试验钢低温韧性改善的主要原因。     

不同回火温度下Nb、Ti对785 MPa级特厚齿条钢板组织性能的影响

针对特厚齿条用钢板的开发,通过微合金化设计、控制轧制、调质热处理等工艺,制备了两种不同成分的785 MPa级别高强韧特厚齿条钢,研究了不同回火温度下Nb、Ti对钢板微观组织和力学性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,试验钢板屈服强度、抗拉强度、硬度逐渐降低。NbTi钢板回火脆性区间为300~500 ℃,3Ni钢板回火脆性区间为200~550 ℃。Nb、Ti微合金化可显著细化奥氏体晶粒,增加了大角度晶界的比例和密度,从而提高了钢板的强度和冲击韧性。NbTi钢板在650 ℃回火时获得最优强韧性匹配,其屈服强度和-60 ℃冲击功分别为805 MPa和200 J;3Ni钢板在600 ℃回火时获得最优强韧性匹配,其屈服强度和-60 ℃冲击功分别为881 MPa和140 J。     

回火温度对Q1100超高强钢组织和性能的影响

采用力学性能测试、显微组织观察、扫描电镜观察,研究回火温度对Q1100超高强钢组织和性能的影响规律。结果表明:试验钢900 ℃保温后水淬再200~300 ℃回火后,为回火板条马氏体组织;在 400 ℃和500 ℃回火后,为回火屈氏体组织;在600 ℃回火后,为回火索氏体组织。试验钢具有较高的回火稳定性,在400~600 ℃回火时,α铁素体仍保持板条马氏体的形状和位向。在200 ℃回火后,小角度晶界含量较多,阻碍微裂纹扩展,韧性较好,随着回火温度的升高,小角度晶界占比逐渐减少,在400 ℃回火后,小角度晶界占比较少,碳化物的析出恶化试验钢的韧性,发生了回火脆性,韧性最差,500 ℃和600 ℃回火后,试验钢的小角度晶界占比较400 ℃相差不明显,但试验钢回复程度较大且600 ℃回火发生部分再结晶,回火软化作用较大,韧性较高。当回火温度为200 ℃时,试验钢具有最佳的综合性能,屈服强度为1164.38 MPa,抗拉强度为1429.70 MPa,断后伸长率为14.66%,硬度为430.27 HV3,标准试样-40 ℃冲击吸收能量为92.30 J。     

焊接热输入对Q690高强度桥梁钢焊接热影响区粗晶区组织与力学性能的影响

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了16 mm厚Q690高强度桥梁钢不同焊接热输入(E)条件下焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的组织演变规律,研究了焊接热输入、组织和力学性能之间的关系。结果表明:Q690高强度桥梁钢CGHAZ的组织主要为板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)和粒状贝氏体(GB)。随着焊接热输入的增大,LM含量逐渐减少,LB和GB含量逐渐增多,组织逐渐粗化;CGHAZ的显微硬度和-40℃冲击吸收能量均逐渐减小;当15 kJ/cm≤E≤30 kJ/cm时,CGHAZ组织为细小的LM和LB,大角度晶界(HAGB)含量较高而GB和M-A组元含量较少,显微硬度较高且冲击韧性较好。     

E36级船板钢正火工艺的研究

用力学性能测试和光学显微镜研究正火温度和时间对厚度为60 mm的控轧控冷(TMCP)态E36级船版钢组织与性能的影响。结果表明,正火后TMCP态船板钢的综合性能有较大提高,虽然在强度上稍有下降,但其塑性,尤其是低温冲击性能都有较明显的改善。随着正火温度的升高,晶粒长大,冲击性能下降;随着正火保温时间的延长,改善了珠光体带状组织、消除了混晶组织,冲击性能有所提高。最佳的正火工艺为880~910℃,保温约100 m in后空冷。     

Effect of Mn Content on Microstructure and Cryogenic Mechanical Properties of a 7% Ni Steel

The effect of Mn content on the microstructure and cryogenic mechanical properties of a 7% Ni steel was investigated within the Mn content range from 0.13% to 0.36%. The microstructure of the steel as determined by optical microscopy,scanning electron microscopy, transmission electron microscopy, electron backscattering diffraction and X-ray diffraction was presented, and the low-temperature mechanical properties were given. The size of prior austenite grain did not change a lot as Mn content increased. Film-like reversed austenite, having high stability, was found mainly in the specimens with lower Mn content; however, in the specimen with the highest Mn content, the role of Mn was not obvious in stabilizing reversed austenite. Besides, with increasing Mn content, the amount of reversed austenite at grain boundaries gradually decreased. The variable Mn content had a significant effect on cryogenic toughness, but not apparent on cryogenic tensile strength or yield strength. An excellent combination of cryogenic tensile and impact properties was obtained when Mn content of steel was 0.13%.     

元素Nb对TiNbV微合金钢CGHAZ组织与冲击韧性影响

利用焊接热模拟研究Nb元素含量对TiNbV微合金钢焊接热影响粗晶区(CGHAZ)组织和性能的影响. 低铌钢和高铌钢在经历焊接热循环后微观组织构成及晶粒尺寸有显著差异. Nb元素含量为0.005%时焊接CGHAZ组织为铁素体和针状铁素体以及珠光体,大角度晶界和小角度晶界的晶粒比例相当,焊接CGHAZ晶粒尺寸粗大不均匀. 随着Nb元素含量的增加,大角度晶界的晶粒数量有所增加,晶粒得到细化. 但是,针状铁素体形成受到抑制,CGHAZ中贝氏体含量增加. 微合金钢中贝氏体的形成对焊接CGHAZ冲击韧性的下降起主导作用,Nb元素的含量控制在合适范围内(~ 0.02%),才可以保证CGHAZ具有良好的冲击韧性.     

特厚低温压力容器用09MnNiDR钢板的研制

为提高市场竞争力,南阳汉冶特钢有限公司成功研制出80～120 mm特厚低温压力容器用09MnNiDR钢板,本文介绍了其化学成分设计及严格的生产过程工艺控制。试制的09MnNiDR钢板钢质纯净、内部夹杂物含量低、组织晶粒细小,具有良好的低温冲击韧性和强度匹配。