影响E级船板钢无塑性转变温度因素的探讨

E级系列船板钢主要难点是无塑性转变温度(NDT)较难保证合格,以致生产的钢材整批判废。对NDT试验后的试样进行化学成分、金相组织、夹杂物等分析,找到影响NDT温度的因素,并对工艺进行了优化。经过试验分析,要得到无塑性转变温度低于-40℃,应采取以下措施:用Δ=0.5(V+Al)+Nb+Ti值、(Cu+As)值控制合金元素,Δ值应在0.065%~0.090%,(Cu+As)值应<0.060%;夹杂物控制在1.5级以下,带状组织控制在3.0级以上,晶粒度控制在9.0级以上,铁素体含量控制在60%~80%;生产过程尽量采用正火工艺,E级系列船钢板终轧温度按790±20℃控制,钢板的开轧温度应确保在1 070~1 120℃,具体控制目标按1 080±10℃控制。

镁处理船板钢热循环过程中组织的细化机制研究

为了研究镁处理船板钢在热循环过程中组织细化的机制以及第二相粒子析出的规律,采用高温激光共聚焦显微镜(CLSM)对镁处理船板钢的热循环过程中显微组织的变化进行动态原位观察,并通过扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和金相显微镜(OM)研究不同冷却速率下诱发IAF的夹杂物演变规律。并从错配度的角度,分析IAF在夹杂物上的形核机制。结果表明:试验条件下,镁处理试验钢中的钉扎粒子能够有效抑制奥氏体晶粒的粗化,并且在降温阶段,钢中夹杂物能够诱发出IAF,有效细化组织。对于试验钢而言,降温速率为5℃/s时,夹杂物对IAF的诱发效果最佳。能够诱发IAF的夹杂物的核心是在钢液脱氧合金化过程中形成,夹杂物表面的MnS是在焊接热循环过程中二次析出附着于复合夹杂物表面,这也从理论上验证了夹杂物的扫描电镜分析结果。

钙镁复合处理顺序对AH36船板钢中夹杂物改性效果的对比研究

利用真空感应炉,以过程取样的方式研究了钙镁复合处理顺序对AH36船板钢中夹杂物的改性效果。结果表明,在本实验条件下,两种处理方式(即先镁后钙、先钙后镁)虽然导致了夹杂物性质的不同演变路径,但最终都形成了以镁铝尖晶石为核心、外部为铝酸钙的分层结构。并且两种处理方式下,当硅钙合金加入后,夹杂物中均出现了中间产物CaS,但随后数量迅速下降。相对于先钙后镁加入方式,先镁后钙加入方式最终形成的夹杂物数密度和尺寸均更大,其边缘形成的铝酸钙更趋向于液相区。与原始样相比,两种处理方式均有效增加了氧化物数密度,降低了其长宽比,从而改善了氧化物形态。

湿度对船板钢在海洋大气环境中腐蚀行为的影响研究

通过在不同湿度条件下,进行模拟海洋大气环境的周浸实验,研究了海洋大气环境中湿度对船板钢AH36腐蚀行为的影响,基于腐蚀失重计算了不同湿度各个腐蚀周期的腐蚀速率,采用SEM观察了锈层表面的微观形貌,同时对腐蚀后的试样进行了极化曲线测试。结果表明:当生成相对稳定的锈层后,随着湿度的逐渐增大,腐蚀速率先增大后减小,在湿度60%时腐蚀速率达到最大。在相对低的湿度条件下,AH36形成致密锈层所需的时间相对较长;而在相对高的湿度条件下,AH36形成致密锈层所需的时间相对较短。湿度对船板钢AH36初期(24 h)的腐蚀电流影响较弱,随着时间延长,不同湿度条件的腐蚀电流差距逐渐增大。

船板钢的成分性能要求及研究现状

船板钢作为船舶制造和海洋工程的核心材料之一,其性能与质量直接影响着海洋工业的可靠性和安全性。综述了特殊服役条件下对船板钢化学成分以及性能的要求,介绍了船板钢的开发特点以及国内外生产船板钢的关键技术,分析了船板钢未来的发展方向,旨在为钢铁企业船板钢的开发提供借鉴。

含铌、钛船板钢中板表面微裂纹研究

对含Nb、Ti船板钢中板表面微裂纹的形成机理进行了研究 ,结果表明 :中板表面微裂纹不是轧制时新产生的裂纹 ,而是由铸坯微裂纹扩展形成的 ;铸坯裂纹是在结晶器中形成的沿晶界裂开的表面微裂纹 ;影响铸坯微裂纹形成的主要因素是钢中铌、钛、铝含量和Cu等低熔点元素含量以及各种应力的作用。

微合金EH40型船板钢大热输入焊接接头组织和力学性能

通过拉伸、冲击、硬度力学试验和接头微观组织分析,对EH40船板钢大热输入埋弧焊的焊接性和接头性能进行了试验分析。结果表明,以热输入为40kJ/cm和60kJ/cm焊接,焊接热影响区粗晶区冲击吸收功值均最低,分别为116J和80.5J;焊接接头的强度均高于母材,焊接热影响区均未出现焊接软化区。当焊接热输入为40kJ/cm时,粗晶区组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体、少量的块状铁素体,而焊接热输入为60kJ/cm时,板条贝氏体明显减少,块状铁素体增多,并出现少量针状铁素体。Ti,Nb合金元素的碳氮化合物第二相粒子,在大焊接热输入时,很大程度上阻止粗晶区奥氏体晶粒的长大,改善了该区域的冲击性能。

BOF-LF/VD-CC工艺生产高级船板钢纯净度的研究

高级别船板钢由于具有较高的强度和低温冲击韧性,要求冶炼的钢水有较高的纯净度,同时控制夹杂物的形态.本文采用优化的工艺对国内某厂的高级船板钢的纯净度和夹杂物的行为进行了试验研究.试验结果表明,该工艺生产的钢水具有较高的纯净度,充分钙处理的铸坯上主要是小于10μm的CaO-CaS-Al2O3成分的球形夹杂物.采用合理的工艺措施,BOF-LF/VD-CC流程可以生产出低氧、低硫、高纯净度的钢水,满足高级船板钢的要求.

EH40船板钢大热输入埋弧焊接头韧化机理研究

对EH40船板钢进行大热输入(103 kJ/cm)埋弧焊接,通过拉伸、冲击试验,利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和电子背散射衍射技术分析焊接接头的组织和力学性能。结果表明,焊缝金属组织为大量针状铁素体、少量先共析铁素体和少量M-A组元。大量晶内针状铁素体的生成分割了原奥氏体晶粒,焊缝有效晶粒尺寸为3.2μm。焊缝分析区域内大角度晶界比例为78.6%,大角度晶界主要分布在50°～60°,对焊缝冲击韧度非常有利。M-A组元尺寸较小,数量较少且均匀分布,不会对焊缝金属的韧性产生不利影响。焊接热影响区粗晶区的组织为贝氏体、针状铁素体和先共析铁素体。高熔点颗粒状析出相(TiO、Al2O3、MgO、TiN)的存在抑制粗晶区晶粒的长大,促进针状铁素体的形成,改善了该区域的冲击性能。力学性能试验结果表明焊接接头的强度高于母材,强韧性匹配良好,与组织分析结果一致。

我国船板钢现状及技术发展趋势

受造船业持续低迷的影响,我国钢铁企业船板订单受到了极大的影响,船板产能过剩及同质化竞争越来越激烈。在分析国内船板供需现状的基础上,综述了国内主要钢铁企业船板的生产与研发进展,并分析了未来船板的发展方向,为我国钢铁企业船板开发提供借鉴。

正火对高强度船板钢组织性能的影响

应用光学显微镜以及力学性能测试设备研究了高强度船板钢不同正火温度后的组织和性能。结果表明,正火钢的组织为多边形铁素体和珠光体,随着正火温度的提高,钢的屈服强度和抗拉强度下降,延伸率先提高后下降,正火钢的冲击韧性得到明显提高。同时应用透射电镜对正火钢析出相进行研究,探讨其强化机理。

E36船板钢连续冷却转变行为研究

在THERMECMASTOR_Z热模拟实验机上测定了E36船板钢的连续冷却转变曲线，利用光学显微镜对钢组织进行了观察，并利用维氏硬度计对E36钢硬度进行了测定。结果表明，试验钢奥氏体向铁素体转变温度在785-590℃范围内。当冷却速率小于20℃／s时，随着冷却速率的增快，E36钢晶粒度增加较为明显；而当冷却速率大于20℃／s时，E36钢晶粒度变化趋于平缓。当冷却速率小于20℃／s和大于60℃／s时，E36钢维氏硬度值增加较大；而当冷却速率在20～60℃／s范围时，E36钢雏氏硬度的变化趋于平缓。

正火工艺对E级厚船板钢组织和性能的影响

应用光学显微镜以及力学性能测试设备研究了不同正火温度及保温时间对60mmE级高强度厚船板钢组织性能的影响。结果表明:与控轧控冷(TMCP)态钢板相比,经880～940℃正火的钢,其抗拉强度降低、延伸率提高,-40℃冲击韧性大幅度提高,这主要是由于正火处理消除魏氏组织以及细化晶粒所致。随着保温时间的延长,晶粒长大不明显。试验钢的最佳正火工艺为880～910℃60min的正火。

EH36船板钢的动态再结晶和变形抗力

通过单道次压缩热模拟实验,在MMS-200热模拟实验机上测定了EH36船板钢的应力-应变曲线,研究了变形温度、变形速率和应变对实验钢动态再结晶行为的影响,并建立了实验钢的动态再结晶/变形抗力模型.结果表明,变形温度越高,应变速率越低,应变量越大,越有利于动态再结晶的发生;计算出的动态再结晶激活能和变形抗力与实测值吻合良好,证明了模型的正确性.

合金元素和碳含量对E36船板钢腐蚀行为的影响

采用失重法、扫描电镜、极化曲线、电化学阻抗谱(EIS)等技术研究了E36级别低合金船板钢在高浓度Cl-环境中的腐蚀行为;综合评定了不同碳含量和合金成分对E36钢在10%NaCl酸性溶液中耐腐蚀性能的影响。结果表明,超低碳钢(O.048%)的腐蚀速率低于低碳钢(0.1%);添加铬元素的1#钢腐蚀速率低于未加铬的2#钢,但添加铬元素同时碳含量较高的3#钢,腐蚀速率最大。这表明在低铬范围内,添加铬元素对耐腐蚀性能的提高不及降低碳元素来的明显。

Mn对船板钢大热输入焊接CGHAZ组织性能的影响

采用焊接热模拟的方法研究了Mn元素含量对EH36船板钢焊接粗晶区组织与性能的影响.结果表明,Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的低温韧性存在显著影响.Mn元素含量较高(1.58%)或较低(0.56%)时,粗晶区的低温韧性均差.当Mn含量等于1.20%时粗晶区的低温韧性最高.Mn含量对EH36钢大热输入焊接粗晶区的组织同样存在显著影响.Mn含量较低(0.56%)时,粗晶区的主要组织为粗大的先共析铁素体,其宽度约为30μm;而Mn含量较高(1.58%)时,粗晶区组织则以硬质相M-A岛状组织为主.先共析铁素体和硬质相M-A岛状组织共同决定着船板钢焊接粗晶区的韧性.

新型EH40船板钢大热输入量埋弧焊焊接接头组织性能研究

对EH40船板钢埋弧焊焊接接头的组织性能进行了试验分析。结果表明:以60 kJ/cm的焊接热输入量焊接,接头的强度高于母材,热影响区(HAZ)没有出现焊接软化区。HAZ的低温冲击韧度低于母材,其中靠近熔合线的粗晶区冲击值(85.2 J)最低,远离熔合线4 mm处的冲击值(246.0 J)已接近于母材。HAZ的组织状态对接头力学性能有较大影响。母材中Ti、Nb合金元素生成的碳、氮化合物在一定程度上改善了HAZ的韧性。

国内外高强度船板钢的研发现状和发展

概述了近年来高强度船板钢的重点研发领域-低温韧性、优良耐腐蚀性、大线能量焊接性、疲劳性能等研究,介绍了最新高强度船板钢的研究和开发特点,生产典型高强度船板钢的关键技术。当前船板钢的开发趋势为通过低C、高Mn、复合微合金化、控轧控冷工艺和表面技术生产高强度、高韧性、耐腐蚀和制造工艺性能优良的船用钢板。

EH36高强度船板钢奥氏体连续冷却的转变行为

利用 Gleeble 2000型热模拟试验机对 EH36船板钢连续冷却相变行为以及在增速冷却和减速冷却条件下的相变行为进行了研究。结果表明:在连续冷却条件下,在400～650℃范围内,冷却速率在4～16℃/s时,相变组织以贝氏体组织为主且随着冷速的增大贝氏体的体积分数增加;在冷却速率≥1℃/s 时,先以一定速率冷却至600℃,然后将冷速减半时,其显微组织与半速恒速冷却组织相近;而先以一定速率冷却至600℃,然后将冷速加倍时,其显微组织与两倍速恒速冷却的显微组织相近。

Nb-Ti-V微合金化船板钢的高温力学性能研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究D36船板钢连铸板坯的高温力学性能,用扫描电镜观察断口形貌,并分析脆化机理。结果表明:不含钒的铸坯第Ⅰ脆性温度区大于1 350℃;其在1 350～950℃时断面收缩率大于80%,具有良好的高温塑性;第Ⅲ脆性温度区为950～600℃,此时试样断面收缩率处于41.7%～64%。含钒的铸坯第Ⅰ脆性温度区为熔点至1 250℃;在1 250～950℃范围内,塑性较好;其第Ⅲ脆性温度区为950～600℃,此时断面收缩率在34%～73%。为预防铸坯矫直过程裂纹产生,要控制矫直温度在950℃以上。