碳和氮含量对大规格球扁钢组织和性能的影响

在全球船舶大型化的发展背景下，中国为顺应国际市场需求，提高运输效率，对船舶材料的规格和性能提出了更高的要求，作为船舶主要型材的球扁钢，原有的成分设计已满足不了现有大规格的强度、韧性和截面均匀性等要求。为满足行业需求，研发了一种高强韧性、截面均匀性良好的18号不对称球扁钢，并采用热轧+回火工艺替代热轧+调质工艺以降低成本。试验钢为3种不同C、N成分设计的V-N微合金化钢，经工业生产成热轧态后进行实验室回火和检测。通过透射电镜、相分析等材料表征手段和力学性能检测对3种试验钢进行对比研究，研究不同C、N含量球扁钢热轧态和回火态球头和腹板部位的强度和低温韧性，并在此基础上定量计算各强化增量值。结果表明，热轧态球扁钢球头和腹板显微组织均含有多边形铁素体(PF)、珠光体(P)和粒状贝氏体(GB)。PF和P的微观结构组合提供了更好的低温韧性，而GB使试验钢韧性降低。经680℃回火2 h后，3种试验钢能在保证强度损失较小的前提下大幅度提高韧性。尤其是低碳高氮钢，由于细小的晶粒尺寸和V(C,N)析出相尺寸，使得低碳高氮钢球头和腹板的屈服强度为560 MPa左右，截面均匀性进一步提高；且由于大角度晶界含量...