炉卷轧制X70管线钢组织性能预报及应用

利用MSC.Marc有限元分析软件对炉卷轧机轧制X70管线钢过程中各个阶段的温度场进行了模拟计算,得出各个阶段温度场的分布和变化规律,同时建立了X70管线钢组织性能预报模型,并通过实验验证了该预报模型的精确性。

马钢小H型钢万能轧机断辊原因及改进

针对马钢小H型钢万能轧机生产中发生的断辊事故,利用现场检测与有限元模拟计算相结合的方法,对断辊发生原因进行研究。并提出相应的改进措施。通过在生产线上的应用,断辊率下降了69%,效果显著。

微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响

为了研究微合金元素复合调控对Q345qE桥梁钢耐蚀性能的影响,利用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM)、电化学工作站、场发射扫描电镜(FE⁃SEM)、X射线衍射(XRD)仪研究了合金元素Cr、Ni和Cu复合调控对Q345qE桥梁钢的耐蚀性能的影响规律。结果表明:Cr、Ni和Cu微合金元素复合调控提升了锈层的致密性和保护性。Q345qE桥梁钢表面锈层中的Cr元素可在内锈层中富集,有效阻挡了Cl-等侵蚀性离子的渗透和传递,增强了锈层对基体的保护能力。合金元素调控后,Q345qENH钢锈层中比γ⁃FeOOH更稳定的α⁃FeOOH所占比例增大。经过微合金元素复合调控的Q345qE桥梁钢相比于普通Q345qE在3.5%NaCl溶液中具有更好的耐蚀性。

炉卷轧机工作辊磨损预测

以国内某厂3500炉卷轧机为研究对象，分析了炉卷轧机工作辊磨损产生的原因，采用现场在线磨损计算模型进行了离线模拟计算；利用现有磨床测试轧辊磨损曲线，对理论计算与实测数据的进行了比较。同时，回归出在线板形控制的磨损计算模型参数，修正后的计算结果符合轧辊磨损的一般规律，可用于轧辊磨损在线预报。

特厚耐候桥梁钢板模拟热影响粗晶区组织性能

使用热模拟试验机模拟60 mm厚耐候桥梁钢Q500qENH在不同焊接热输入(E)下热影响粗晶区热循环过程,研究了单道次热循环下热影响粗晶区(CGHAZ)、多道次焊接下CGHAZ经二次峰值温度(T2p)加热的各亚区(临界加热(IRCGHAZ)和过临界加热(SRCGHAZ))的组织和性能.结果表明,随着E的提高,CGHAZ显微组织由板条状贝氏体逐渐向粒状贝氏体过渡,马氏体/奥氏体(M/A)组元逐渐粗化,夏比(Charpy)冲击吸收功和维氏硬度逐渐降低.当E不超过50 kJ/cm时,SRCGHAZ呈韧性断裂;提高T2p导致SRCGHAZ韧性提高;当E升高至100kJ/cm时,SRCGHAZ为脆性区.各种E下的IRCGHAZ含有粗大的M/A组元,均为脆性区.

Q500qENH耐候桥梁钢锈层的稳定化处理及形成过程

采用涂锈层稳定剂与水处理(84 d)相结合的技术对Q500qENH耐候桥梁钢试样进行锈层稳定化处理,研究了试样表面锈层的微观形貌、物相组成和形成机理。结果表明:涂锈层稳定剂的耐候桥梁钢试样在水处理初期其表面腐蚀均匀,后期形成的锈层致密性较好且内部无明显裂纹;经过84 d水处理后,涂锈层稳定剂和未涂锈层稳定剂的试样表面锈层主要均由α-FeOOH、γ-FeOOH和少量Fe3O4组成,α-FeOOH与γ-FeOOH的质量比分别为2.77和1.85,涂锈层稳定剂试样表面优先形成稳定锈层;锈层稳定剂可使耐候桥梁钢快速形成一层均匀的锈层,并加快锈层初始相γ-FeOOH的生成和转化,提高锈层稳定相α-FeOOH的含量,促进稳定锈层生成,缩短锈层稳定化周期。

Q500qE桥梁钢焊接接头的低温断裂韧性

实验室试制了60 mm厚TMCP型Q500qE桥梁钢厚板;使用自动埋弧焊机对试验钢板进行双面多层多道次对接焊试验。采用裂纹尖端张开位移(CTOD)测试技术和显微组织分析,对母材、焊缝金属和热影响区(HAZ)进行了低温(20、-10、-40℃)断裂韧性测试研究,利用扫描电镜对各部位的CTOD试验断口特征进行了分析,进而比较了母材、焊缝金属和热影响区不同区域金属低温断裂韧性。结果表明:随着试验温度的降低,焊接接头不同部位的断裂韧性CTOD特征值明显降低,F-V曲线逐渐缩短,试样的裂纹稳定扩展区变窄,断裂时的塑性变形不断减小直至消失,两侧剪切区也越来越不明显,焊接接头的韧性降低。在同一试验温度下,母材试样的裂纹稳定扩展区较宽,纤维断裂区较明显,裂纹扩展缓慢;热影响区试样的裂纹稳定扩展区最窄,断口平整,纤维区不明显,主要为脆断区。焊接过程的大输入量热循环使得焊接热影响区中原奥氏体晶粒尺寸增大,从而恶化了热影响区的低温韧性。

TMCP高强韧F460厚板及焊接接头的组织和性能

阐述了TMCP型F460厚板的生产方法,并使用自动埋弧焊技术对60 mm厚钢板进行双面多层多道次对接焊试验。分析了母板及焊接接头的显微组织,检测了母板及焊接接头的常规力学性能和-10℃下焊接接头的裂纹尖端张开位移(CTOD)性能。结果表明,采用低碳多元微合金化成分设计,配合适当TMCP工艺,使得试制钢板具有良好的组织与力学性能;热输入量为15k J/cm时焊接热影响粗晶区组织主要为板条状贝氏体,热输入量为50 k J/cm时粒状贝氏体增多,大角度晶界减少;焊接接头拉伸断裂位置位于母材,焊缝区显微硬度明显高于母材,未出现焊接软化和粗晶区脆化现象;热输入量为15和50 k J/cm时,熔敷金属和热影响粗晶区的(-10℃) CTOD平均值分别大于0. 623和0. 833 mm,焊接接头具有优良的低温抗开裂性能。

屈服强度785MPa低碳含铜船板钢的组织和性能

研究了一种屈服强度大于785 MPa的船板钢,测试了其动态连续冷却相变曲线(CCT),研究了试验钢经控制轧制+直接淬火+回火(DQ-T)工艺处理后的组织性能。结果表明,直接淬火(DQ)钢板组织为板条马氏体(LM),回火后铜、铌元素呈弥散析出。经500℃回火钢板的强度最高,冲击韧性(KV2)最低。钢板经710℃回火,其组织为二次马氏体(SLM)+铁素体,屈服强度(Re)为810 MPa,抗拉强度(Rm)为1 066MPa,伸长率(A)为17%,在-80℃下KV2为97 J,达到最佳强韧性匹配。

F690特厚船板钢焊接接头的组织和性能

使用自动埋弧焊技术对特厚(厚度为80 mm)F690钢板进行双面多层焊接试验,测试了焊接接头室温拉伸性能和硬度,检验了-60℃下Charpy冲击性能,分析了焊接接头不同亚区的显微组织。结果表明,在热输入量(E)为35 kJ/cm下,F690钢未出现焊接热影响区软化现象,焊接接头的强度和韧性匹配良好。热影响粗晶区(CGHAZ)组织主要为板条状贝氏体(LB),热影响细晶区(FGHAZ)组织主要为细小粒状贝氏体(GB)。

低碳CuNiCrMnMo钢热处理后的组织与性能

设计了一种低碳CuN iCrMnMo钢,并研究了3种热处理工艺(油淬+回火、水淬+回火和轧后直接淬火回火)条件下试验钢的组织与性能。试验钢经油淬和600℃回火1 h,屈服强度Rp0.2=645 MPa,抗拉强度Rm=745 MPa,-60℃冲击吸收能量为138 J;经水淬和650℃回火1 h,屈服强度Rp0.2=668 MPa,抗拉强度Rm=721 MPa,-80℃下冲击吸收能量为216 J。经直接淬火和650℃回火1 h,达到最佳的强韧性匹配,即屈服强度Rp0.2=700 MPa,抗拉强度Rm=764 MPa,-80℃下冲击吸收能量为182 J。

F460高强韧厚船板焊接热影响区的组织和冲击断裂行为

使用Gleeble 3800热模拟试验机模拟单道次焊接条件下大厚度(50 mm)F460钢板热影响区(HAZ)热循环过程,通过OM,SEM,EBSD和TEM研究了HAZ的显微组织随热输入(E)的演化规律.测试了不同E下HAZ的室温硬度(HV),在-40和-60℃下进行了Charpy冲击示波实验(CVN).当E=15 kJ/cm时,显微组织为高位错密度板条马氏体(LM),板条间呈现出大取向差,板条间存在细小片状马氏体/奥氏体(M/A)组元.当E=30 kJ/cm时,板条贝氏体(LB)形成,随着E提高至50kJ/cm,板条宽度增大,且有粒状贝氏体(GB)形成,大角度晶界减少,M/A组元粗化.当E为100—300 kJ/cm时,HAZ的显微组织由GB+上贝氏体(UB)+准多边形铁素体(QPF)构成,组织均匀性恶化.HAZ的硬度、CVN最大载荷(P_m)、脆性断裂止裂载荷(P_a)、脆性断裂裂纹扩展速率、CVN载荷降至0时的位移(d_O)等均随着E的增加而降低.脆断单元解理面尺寸随E的提高而逐渐增大,从而揭示HAZ铁素体等效晶粒尺寸随E的提高而增大、低温韧性随E的提高而降低的规律.E不高于30kJ/cm,在-60℃下的HAZ与母材的韧性相匹配.

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.

热处理工艺对NV-F690船板钢组织和性能的影响

研究了一种低碳含铜NV-F690钢连续冷却相变规律,设计了控制轧制+直接淬火(DQ)+两相区淬火(L)+回火(T)新工艺(DQ-LT),研究了试验钢分别在传统的淬火回火、DQ-T和DQ-LT等条件下组织性能随工艺参数的变化规律。结果表明:试验钢经水淬(WQ)后的显微组织为板条马氏体(LM),经650℃回火1 h后达到最佳强韧性匹配;经油淬(OQ)得到粒状贝氏体(GB),其韧性降低。DQ-T钢板具有抗回火软化性,经过680～705℃回火1 h后其强韧性匹配达到最佳。经过DQ-LT工艺处理钢板的显微组织为作为软质相的准多边形铁素体(QPF)和作为硬质相的含弥散富Cu析出相的LM和LB晶粒,韧性得到进一步改善。DQ-LT钢最佳强韧性匹配为:屈服强度(Rp0.2)=793 MPa、抗拉强度(Rm)=908 MPa、伸长率(A)=19%,夏比冲击吸收能量KV2(-80℃)=83 J。

特厚EH47止裂钢板及焊接热影响区的组织性能

为开发大型集装箱船用特厚EH47止裂钢板,提出了一种低碳微合金MnCrNiCu钢,研究了其变形奥氏体连续冷却相变规律,使用控轧控冷工艺(TMCP)试制出最大厚度为85mm特厚EH47级钢板,使用埋弧焊(SMA)和药芯焊丝气保焊(FCAW)技术对最厚钢板进行焊接试验,研究钢板和焊接接头的显微组织和性能。通过系列V缺口Charpy(CVN)示波冲击试验研究钢板的韧脆转变行为,获得各部位的韧脆转变温度(DBTT)及其解理断裂强度σf;测试了钢板及热影响区粗晶区(CGHAZ)全厚度截面的组织和CVN韧性,测试了-10℃的裂纹张开位移(CTOD)及其启裂韧性(Kc);通过系列温度梯度宽板双重拉伸(DT)试验,获得了钢板的止裂韧性(Kca)与温度之间的关系。结果表明,钢板的显微组织由铁素体(PF)、针状铁素体(AF)和弥散分布的马氏体奥氏体(MA)组成;随着精轧压下率和冷却速率逐渐提高,大角度晶界分数逐渐增大,DBTT随之降低;CVN试样和DT试样具有相同的解理断裂临界事件;FCAW CGHAZ由粒状贝氏体(GB)+MA组元为主,SMA CGHAZ由AF+准多边形铁素体(QPF)+MA组元为主,前者K_(c)低于后者,更容易萌生解理断裂;钢板-10℃的K_(ca)为7 140N/mm^(3/2),具备止裂性能。

两相区淬火对NV-F690钢性能与组织演变的影响

研究了一种低碳含铜NV-F690钢在固溶淬火+回火(QT)和固溶淬火+两相区淬火+回火(QIT)热处理过程中的组织演变与性能。使用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分别研究了QT态和QIT态钢板的精细组织,测试了钢板的室温拉伸性能,在-60℃下进行了Charpy冲击试验(CVN)。经QT处理的NV-F690钢板的屈强比为0.97,经QIT处理的钢板的显微组织为板条状的二次回火LM+铁素体,其屈强比为0.89,低温韧性显著提高。

TMCP特厚止裂钢板的显微组织和抗解理断裂性能

为开发超大集装箱船用止裂钢板,提出了一种低碳微合金SiMnCrNiCuMo钢,使用控轧控冷工艺(TMCP)试制出最大厚度为80 mm特厚钢板,使用埋弧焊接技术对最厚钢板进行了焊接评定,分析了钢板和焊接接头的显微组织。通过系列示波Charpy冲击试验研究了钢板及焊接热影响区粗晶区(CGHAZ)的韧脆转变行为,获得了各部位的韧脆转变温度(DBTT)及其解理断裂强度σf;分别测试了钢板及CGHAZ区-10℃的全厚度裂纹张开位移(CTOD),并且估算其启裂韧性(Kc);通过系列温度梯度宽板双重拉伸试验,获得了钢板在-10℃的止裂韧性(Kca)。结果表明:钢板的显微组织由不规则铁素体、针状铁素体、细化上贝氏体和弥散分布的马氏体奥氏体组成,平均晶粒尺寸小于7.0μm,其屈服强度大于500 MPa,韧脆转变温度低于-78℃。高的止裂性能导致冲击韧性的提高;提高σf值可降低钢板的DBTT及改善其低温韧性;在低温发生解理断裂的Charpy冲击试样和在低温区发生解理断裂的双重拉伸试样具有相同的临界事件。在焊接状态下,焊接接头的启裂韧性值低于母材钢板的止裂韧性值,因此,如果裂纹在低韧性的CGHAZ区起始,则该裂纹的扩展将在母材钢板处停止。