海洋工程小尺寸双相钢管的GTAW焊接工艺

针对公司圆筒形FPSO项目中的小尺寸双相钢管与法兰的对接接头,选择手工钨极氩弧焊作为焊接方法,按照欧标ISO 15614-1及项目焊接规格书要求进行了焊接工艺评定试验。试验结果表明,采用文中开发的工艺能够获得满足性能要求的焊接接头。

两阶段轧制变形与时效下超细铁素体/马氏体双相钢的微观组织演变

对含铜低合金高强钢进行了两阶段轧制变形及时效处理,形成了超细晶铁素体/马氏体双相组织。利用扫描电子显微镜与电子背散射衍射技术分析了不同工艺下双相钢的微观组织演变规律,结合力学性能测试讨论了细晶强化与纳米相析出的协同强化增韧机理。结果表明,经过上述变形和时效处理,得到具有良好的强塑性结合的超细晶铁素体/马氏体双相钢,其晶粒平均尺寸为1.23μm。随着时效时间延长,细小的第二相弥散析出并均匀分布,使得实验钢的屈服强度提高。

不同成分体系780 MPa级别双相钢的硅烷涂装性能

[目的]车用高强度双相钢硅烷前处理后涂装性能的研究鲜有报道。[方法]选取了C-Si-Mn、C-Mn-Cr和C-Mn-Cr-Al三个成分体系的780MPa强度级别的双相钢进行相同工艺的硅烷化和电泳处理,通过中性盐雾、石击、循环盐雾腐蚀等手段评价了不同成分体系钢板上的硅烷膜和电泳漆膜的品质。[结果]C-Si-Mn成分体系钢板的硅烷涂装性能最差,硅烷膜表面出锈,电泳漆膜的附着力及耐蚀性较差,不能满足一般汽车厂的要求;C-Mn-Cr成分体系钢板经硅烷涂装后,除耐石击+循环盐雾腐蚀性能外,其他性能基本都能满足一般汽车厂的要求;C-Mn-Cr-Al成分体系的硅烷涂装性能最优,硅烷膜及电泳漆膜的各项性能均能满足一般汽车厂的要求。[结论]在应用780 MPa级别双相钢的过程中,应当根据应用环境来选择适合的成分体系。

高强双相钢氩离子抛光EBSD制备研究

利用Gatan公司的685型多功能氩离子抛光镀膜仪对铁素体-马氏体高强双相钢EBSD样品进行制备。采用正交法研究了氩离子加速电压、抛光时间以及入射角度对高强双相钢EBSD衍射花样标定率的影响。结果表明,随着加速电压、抛光时间及氩离子入射角度的增加,可有效地降低砂纸打磨痕迹对EBSD衍射花样标定的影响,且花样标定率明显提高,试样表面平整度增加。

热镀锌铁合金双相钢表面白条缺陷分析

分析了热镀锌铁合金双相钢两种白条缺陷的微观形貌及其特征,并对相关工艺进行了讨论。结果表明:两种白条缺陷都源自于镀锌前的基板表面缺陷,一种源自热轧辊系铁皮,其微观以Mo、V、Cr、Ni等热轧辊系元素为特征;另一种推测源自铸坯微裂纹,其微观特征主要为二次氧化物。

MH600DP与MH540FB双相钢MAG焊焊接性研究

通过碳当量和冷裂纹敏感系数计算,以及硬度、金相组织检测等试验方法,对汽车轮辐和轮辋用钢热轧马氏体双相钢MH600DP和贝氏体双相钢MH540FB的焊接性,以及MAG焊角接接头焊缝组织、显微硬度分布进行了研究。研究成果具有一定的现实意义和应用价值。

双相钢与铝合金异种金属激光焊接技术研究进展

随着汽车行业对减重、节能需求的增加,近年来铝合金等轻质材料广泛应用在车身结构件中。双相钢与铝合金异种金属激光焊接中,材料物化性能差异大导致焊缝成形差、接头强度低,主要原因是钢/铝界面处生成的Fe-Al金属间化合物(Intermetallic compounds,IMC)脆性大、硬度高,焊接接头存在较大的残余应力,致使焊接接头性能恶化。本文综述了工艺窗口和冶金调控对焊缝成形的影响规律,并阐述了飞溅、烧损、裂纹等焊接缺陷的控制措施,总结了焊接参数和不同中间层元素对界面中间相的种类、数量以及接头力学性能的影响规律,分析了不同中间层元素(Pb、Sn、Ti、Cu、Mn、Si等)在焊接过程的作用和特点,并展望了双相钢/铝合金异种金属激光焊接的未来发展趋势。

等温温度对Ti-Mo微合金高强双相钢相变及组织性能的影响

采用热模拟实验、光学显微镜、显微硬度仪和透射电镜等研究了等温温度对Ti-Mo微合金高强双相钢相变、组织及性能的影响。结果表明:当等温温度在750~725℃时,实验钢组织主要为马氏体+少量贝氏体或铁素体,随着等温温度降低(≤700℃),铁素体含量增多,排碳行为增加了过冷奥氏体的稳定性,抑制了中低温区贝氏体相变,在随后的冷却阶段,过冷奥氏体更倾向转变为马氏体。铁素体与马氏体的显微硬度均随等温温度降低而增加,但进一步降低温度,马氏体硬度基本保持稳定(361 HV0.1);650℃时铁素体显微硬度最高(242 HV0.1),这主要是由于铁素体内部产生了大量细小的相间析出,同时析出强化作用减小了铁素体与马氏体的硬度差异,降低了双相钢强度对马氏体体积分数的依赖性,等温温度较高时,相间析出形成被抑制。

海洋平台换热器橇海水系统超级双相钢耐蚀分析

集合国外行业标准和国内使用经验,对海洋石油平台管壳式换热器橇内海水系统超级双相钢管线频繁泄漏进行研究,探析冶金状态、海水温度、焊接特性、材料污染为超级双相钢在海水系统中腐蚀泄漏的主要原因。从系统工艺、冶金、焊接、运行等方面分别提出减少泄漏风险的方法,并在后续设备改造中得到良好的应用。

1500双相钢的微观组织及力学性能研究

对Fe-C-Mn-Si系双相(dual-phase,DP)钢通过Nb的微合金化以及设计后续连续退火热处理工艺,制备出抗拉强度达1500 MPa级Nb微合金化的Fe-C-Mn-Si-Nb系DP钢。利用扫描电子显微镜、透射电子显微镜、万能拉伸试验机等设备系统研究了不同退火温度以及Nb微合金化对Fe-C-Mn-Si系DP钢微观组织及力学性能的影响。实验结果表明,Nb的微合金化使奥氏体、铁素体和马氏体晶粒细化。在800~850℃退火温度范围内,随着退火温度的升高,试样的屈服强度逐渐增加,抗拉强度先增加后减少,含Nb钢850℃退火,240℃过时效后的抗拉强度和伸长率分别为1537.6 MPa和15.27%。经850℃退火后,含Nb钢的抗拉强度和伸长率相较无Nb钢的分别提升41.1 MPa和2.4%。

先进高强度双相钢板料成形极限研究

随着先进高强度双相钢的工业需求量日益增加,亟需实现双相钢板料成形极限曲线的精确预测,由于根据国标采用的胀形试验较难准确获取FLC_(0)点使FLC不准确。本文基于DP590、DP780、DP980、DP1180在常温下的胀形试验结果,结合MMC断裂模型的数值模拟,建立了4种板料的胀形断裂预测模型,通过模拟准确求出FLC_(0),结合试验数据,建立了基于MMC断裂准则的成形极限曲线(FLC),并进行参数化研究。结果表明,基于MMC准则的成形极限曲线拥有较好的准确性。

先进高强双相钢DP780温度相关应力⁃应变关系

为了研究先进高强度双相钢DP780的温热成形力学行为,通过不同温度(300℃、400℃、500℃、600℃)及不同应变率(10-4~10-3 s-1)下的单向温拉伸试验获得了先进高强度双相钢DP780在相应条件下的基本力学性能指标和应力⁃应变曲线,并对试验结果进行了分析;为描述温热成形DP780板料应力⁃应变曲线,求解、修正了Grosman本构模型的相关参数;以单向拉伸试样为例,基于Fortran语言通过编写Abaqus⁃Vumat子程序进行了数值模拟验证。结果表明,所用Grosman模型预测值与试验数值拟合较好,验证了所求模型的有效性。

扫描路径对DP780双相钢激光点焊成形特征及组织性能的影响

为了探究激光焊接DP780双相钢的工艺特性,开展了不同扫描路径下激光点焊DP780双相钢的实验,对比不同摆动路径对焊缝成形、组织及剪切性能的影响。结果表明:不同扫描路径下激光点焊的焊缝组织相似:焊缝区组织为板条马氏体、贝氏体以及少量铁素体,热影响区组织为尺寸不均匀的块状铁素体、贝氏体以及少量马氏体。施加不同形式的扫描方式,使焊缝内铁素体和贝氏体在一定程度上有所增加,马氏体尺寸减小。扫描激光焊接头焊缝区的平均硬度有所降低,但软化区内最小硬度明显升高;扫描激光焊在一定程度上增大焊缝熔宽,降低焊缝熔深,可抑止气孔的形成;扫描激光焊接头的断口形貌主要由光滑界面和韧窝组成。

DP780双相钢剪切修正GTN模型损伤参数确定

目的为了准确预测DP780双相钢在低应力三轴度时出现的剪切断裂,建立了损伤参数与断裂时载荷和位移的响应面模型,并根据此模型研究损伤参数变化对双相钢剪切断裂的影响,得到最佳损伤参数,以提高预测双相钢发生断裂的精确性。方法以DP780为研究对象,建立了剪切修正GTN模型,以孔洞体积分数fN、孔洞形核时平均应变εN、剪切系数kw为因素,分别以断裂时载荷和位移为响应值,基于试验设计得到对应的响应函数,并在此基础上建立误差评价函数,通过最小二乘法对误差评价函数进行求解得到最佳损伤参数。结果建立了基于断裂载荷和位移的误差评价函数,在此基础上结合试验验证,确定fN=0.025、εN=0.198、kw=2是最佳损伤参数组合。孔洞体积分数和剪切系数对断裂影响较大,随着孔洞体积分数fN的增大,发生断裂时的载荷减小,随着剪切系数kw的增大,发生断裂时的位移缩短。结论基于Abaqus软件,建立了剪切试样有限元模型并对其进行断裂仿真,断裂时平均减薄率为1.4%,与断裂试验结果吻合,表明了获得的损伤参数的准确性,为双相钢在车身结构件中的生产应用提供理论依据。

双相钢热镀锌前热处理工艺研究

对DP600钢进行热镀锌前的热处理工艺研究,探讨不同再加热工艺条件下DP600钢的组织和力学性能。通过扫描电子显微镜和透射电子显微镜观察,分析快速冷却温度、再加热过程保温时间对组织演变的影响。拉伸试验表明,不同的微观结构组成表现出不同的力学性能和加工硬化行为,随着快速冷却温度从250℃降低到150℃,粒状残余奥氏体晶粒的体积分数增加,抗拉强度从658 MPa降低到643 MPa;快速冷却温度为200℃时,随着保温时间的增加,屈服强度(YS)、拉伸强度(TS)和屈服强度与拉伸强度的比值(YS/TS)均呈下降趋势。此外,在两阶段的加工硬化行为中,保温时间为10 s的样品与30 s和50 s样品相比,在阶段Ⅰ和阶段Ⅱ皆略高,这归因于未转化奥氏体在较短保温时间内稳定性较低,在随后的冷却过程中已转化为马氏体。

低碳超高强热轧双相钢的组织性能检测及研究

基于合金减量化原则,应用热轧 + 超快冷 + 弛豫热处理一体化技术制备得到1000 MPa级热轧双相钢,并研究了弛豫时间对试验钢组织和性能的影响。结果表明:随着弛豫时间增加,试验钢中铁素体平均晶粒尺寸和体积分数均增加,屈服强度降低;屈强比降低,伸长率、n值和强塑积均先增加后减小。7 s弛豫的试验钢,铁素体体积分数为61.8%,铁素体晶粒尺寸为3.8 μm,组织中较多的长条马氏体和岛状马氏体提高了钢的可动位错密度和均匀变形能力,抗拉强度为1068 MPa,伸长率为17.0%,屈强比较低为0.48,n值最高为0.13,其综合力学性能最好。

汽车用高强度双相钢的化学成分和退火温度研究

实验室条件下设计了两种不同成分的汽车用高强度双相钢,通过微观组织和力学性能对比分析,确定适合现有退火生产线的成分,并采用奥钢联VAI退火热模拟试验机研究了退火温度对组织和性能的影响。试验结果表明:两种化学成分的试验钢均满足汽车用高强度双相钢的微观组织和力学性能要求,只添加Cr的试验钢可以代替复合添加Cr、Mo的试验钢;随着连续退火温度的升高,只加Cr试验钢的铁素体含量逐渐降低,马氏体含量呈先增加后降低的趋势,屈服强度逐渐上升,抗拉强度和断后伸长率先上升后降低;退火温度为820℃时,试验钢具有优良的综合力学性能,强塑积达到20.04GPa·%。

基于Gissmo失效准则的DP590双相钢和热成形钢的断裂特性研究

首先对车身上常用的DP590双相钢和热成形钢进行了6种不同应力三轴度下的试验研究,获取了材料的基本力学特性。使用Ludwike硬化模型获取了材料颈缩后的真实塑性应力-真实塑性应变曲线,并通过对比颈缩较小的纯剪切工况仿真模拟结果与试验结果验证了外插曲线的正确性。通过仿真逆向优化的方式,使用LS-OPT软件获取了可以描述材料非线性损伤的Gissmo失效模型参数。为快速准确地获取模型参数,提出了一种获取待优化参数初始值并采用不同应力三轴度区间开展模型系数优化的方法。最后,开展了未参与优化的60°拉剪和R 6缺口工况的仿真模拟,仿真结果与试验结果一致,从而验证了模型参数的正确性。

不同成分780 MPa级高强双相钢成形性能对比分析

针对不同成分高强双相钢HC420/780 DPD+Z开展了性能对比分析。首先,在常规C-Si-Mn化学成分体系的基础上,通过增加微合金元素或改变原有化学成分含量形成了3种同强度级别的材料,对3种材料的金相组织和力学性能进行了对比分析;基于液压成形试验机对3种材料的成形极限曲线进行了对比,并与3种理论预测模型进行了对比;对3种材料的扩孔性能和折弯性能进行了对比;基于AutoForm搭建了某车型纵梁零件成形过程仿真模型,分析了3种材料的应变分布;通过折弯性能验证材料是否满足纵梁的成形需求。结果表明,对于增加微合金元素的材料,其组织得到明显细化,马氏体呈现出弥散细小的状态,材料的拉延能力增强;对于高碳含量的材料,其C和Cr元素的含量提高,Si元素含量降低,有明显的带状马氏体组织,晶粒尺寸增大,材料的塑性应变比r值增大;根据成形极限曲线可知,微合金成分材料的平面主应变最大,约为0.175,扩孔率最高,达到26.2%,90°折弯极限圆角半径优于其他两种材料,应用纵梁零件的开裂风险最小;高碳含量材料的平面主应变最小,约为0.133;常规成分材料的扩孔率最低,仅为13.0%,折弯性能也最差;微合金元素材料具有良好的拉延和弯曲综合成形性能,而高碳含量可以明显提升材料的折弯和扩孔性能。

基于LSTM的双相钢数据驱动本构模型研究

为准确预测多相材料在任意变形模式下的力学响应,以双相钢细观模型为研究对象,通过高斯过程生成5000组任意加载路径,按19∶1的比例划分训练集与测试集,基于深度学习法预测双相钢细观模型在未知加载路径下的应力-应变响应。结果表明:基于时序的LSTM深度学习模型可捕捉到细观模型应力-应变非线性映射关系的转变,预测的正应力均方根误差为0.062,切应力均方根误差为0.108,局部最大累积塑性应变均方根误差为0.115,证明了基于深度学习模型与细观模型结合的数据驱动型材料本构关系预测的可行性。