正火工艺处理的EH36船板钢疲劳裂纹扩展行为和断裂韧性

采用电子背散射衍射(EBSD)和扫描电镜(SEM)分析了正火工艺处理的EH36船板钢织构、再结晶和疲劳断口。并通过拉伸试验、疲劳裂纹扩展速率试验、疲劳断裂韧性试验及数值模拟等研究了正火工艺处理的EH36船板钢的疲劳裂纹扩展行为、疲劳断裂机理以及外载和应力比对应力强度因子幅值的影响。结果表明:EH36船板钢具有较强的{110}和{111}塑性织构成分,平均晶粒尺寸为8.2μm,变形晶粒所占比例为4.1%,伸长率为33.3%。通过双对数线性拟合得到应力比为0.03和0.1下的疲劳裂纹扩展寿命预测公式分别为da/dN=1.07×10^(-9)(ΔK)^(3.49)和da/dN=1.96×10^(-9)(ΔK)^(3.35)。通过J积分法计算出正火处理的EH36船板钢的疲劳断裂韧性K_(J0.2BL(30))为387 MPa·m^(1/2)。试验钢的疲劳断裂机制是解理穿晶断裂和微孔生长聚合断裂的混合断裂机制。多参数模拟表明在最大外载一定时,相同疲劳裂纹长度下的应力强度因子幅值随着应力比的增加而减小;在疲劳裂纹长度与标准紧凑拉伸试样的长度比值为0.62时,可作为试验钢即将进入瞬断区的判据。

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。

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.

EH36船板钢形变奥氏体动态再结晶行为的研究

在单道次压缩变形实验中,利用G leeb le—2000热模拟实验机测定了EH 36船板钢的应力—应变曲线,研究了变形温度、变形速率对实验钢再结晶行为的影响,建立了EH 36船板钢的动态再结晶模型。

EH36船板钢大线能量焊接连续冷却转变行为研究

利用Gleeble3800热模拟试验机,对EH36船板大线能量焊接模拟热影响区连续冷却转变行为和不同冷却速度下模拟焊接热影响区的相变组织进行了研究。结果表明,当冷速足够大时,在440℃发生马氏体转变,相变组织均为马氏体;随着冷速逐渐下降,相变组织由以马氏体和贝氏体为主变为铁素体和贝氏体。冷却速度在2~5℃/s范围内,焊接热影响区具有优良的性能。根据SH-CCT曲线选择的焊接工艺合理,大线能量焊接热影响区性能满足船级社规范要求。

EH36高强度船体结构用钢的开发

介绍了安钢开发高强度船板EH36的主要工艺路线和技术要求。通过合理的成分、工艺设计及控制,研制出具有优异的综合性能的高强度船板EH36,且成分和性能完全符合船级社认证要求。

大线能量焊接EH36船板钢FCB焊接接头组织与性能

对工业化试制的32 mm厚大线能量船板钢EH36进行热输入为228 k J/cm的FCB法焊接试验,并研究了焊接接头的组织和力学性能。结果表明:焊接热影响区的过热粗晶区原奥氏体晶粒尺寸达到300~500μm,组织主要由少量晶界铁素体和晶内形核铁素体(约60%~80%)组成,是该区焊接时峰值温度达到δ相转变温度以上并停留较长时间造成的,并给出δ相转变温度及奥氏体晶粒尺寸与峰值温度之间的关系;粗晶区由15~30μm的多边形铁素体与3~10μm的针状铁素体(10%~20%)构成;细晶区包含10~20μm的多边形铁素体和小于等于10μm的珠光体;临界区表现为混晶组织。焊接接头热影响区的冲击功A_(kv)≥100 J(-20℃),拉伸试样断裂于母材,接头性能满足要求。

正火对EH36级船板钢低温时效冲击性能的影响

针对韶钢热轧宽板厂生产的60 mm厚EH36级船板钢,分别取正火前后的试样进行时效冲击试验。试验结果表明,正火后的EH36级船板钢,从表面至心部组织一致,晶粒细小且均匀分布,-40℃时效冲击合格,低温时效性能得到了显著提高。对正火处理后的EH36级船板钢的间隙原子C、N的分布、位错的变化及组织演化对时效性能的影响进行了初步的分析和讨论。分析结果表明,正火后铁素体中C、N原子的过饱和度下降,以及位错形态的变化、位错密度的降低是导致时效冲击性能提高的主要原因。

焊接热输入对EH36船板钢显微组织和力学性能的影响

采用Gleeble热模拟机对传统热轧机械控制工艺生产的EH36船板钢进行了模拟焊接试验,焊接热输入分别为100 kJ/cm和200 kJ/cm。对热模拟试验后的钢进行了-20℃冲击试验、硬度测试和金相检验。结果表明:在两种焊接热输入条件下,焊缝热影响区严重软化,冲击韧度较低,均为脆性断裂,不满足船级社的要求;以200 kJ/cm的热输入焊接的EH36船板钢热影响区晶粒粗化严重,部分晶粒尺寸达200μm以上,晶界铁素体和侧板条铁素体较多,针状铁素体较少。

Zr对EH36船板显微组织和冲击性能的影响研究

以普通EH36和含Zr的EH36船板为研究对象,通过焊接热模拟试验机分别制备热模拟试样,借助金相显微镜、扫描电镜、全自动摆锤试验机进行显微组织观察和冲击性能测定,分析Zr对EH36船板组织、冲击性能的影响。结果表明,在大线能量焊接条件下,添加Zr可有效抑制焊接热模拟板晶粒尺寸的长大,细化EH36船板焊接热模拟板的晶粒尺寸,减缓由于大线能量焊接导致的韧性恶化。

大线能量焊接船板钢焊缝冲击断裂机理

对厚度分别为16、25、40 mm的EH36船板钢相应地用50、100、150 k J/cm的线能量进行了埋弧焊接试验,并制取焊缝区的冲击试样,在-40℃下进行了冲击试验,通过观察冲击断口的宏微观形貌研究焊接接头的冲击断裂机理。结果表明,三种板厚的船板钢焊缝中心的冲击吸收功均达到冲击要求;宏观形貌上,各焊缝中心试样的冲击断口均凹凸不平,剪切唇区域呈明显暗灰色,塑性变形量较大;微观形貌上,焊缝中心试样的断裂以塑性断裂为主,伴有少量的脆性断裂特征。

稀土La及冷却速度对EH36船板钢晶内铁素体形成的影响

采用光学显微镜、带能谱的扫面电子显微镜等分析手段观察了稀土La和冷却速度对EH36船板钢晶内铁素体形成的影响。结果表明:添加0.015%La后,EH36船板钢中形成了大量细小、弥散分布的La_2O_2S夹杂物,尺寸约为2μm,错配度计算表明,La_2O_2S能够作为有效的晶内铁素体形核核心,显著促进晶内铁素体的形核,细化钢的显微组织。在试验3种冷速下(空冷、风冷、水冷),添加0.015%La的钢中,随着冷却速度的增大,晶内针状铁素体的含量不断增加;水冷条件下,晶内针状铁素体形核效果最好。

钇对EH36船板钢夹杂物特性和拉伸性能的影响

稀土钇添加到钢中,能够有效变性夹杂物,并能引起拉伸性能的变化。为了研究钇的质量分数对夹杂物变性以及拉伸性能的影响,以EH36船板钢为研究对象,采用扫描电子显微镜、能谱等分析手段,对原始钢以及加入不同量稀土的试样进行夹杂物以及拉伸性能的测试分析。结果表明,稀土元素钇能有效变性夹杂物,将长条状的硫化锰夹杂物或者复合的硫化锰夹杂物变性为以Y-Al-O为核心的、外圈为稀土氧硫化物的球状夹杂物。对其力学性能检测发现,随着稀土加入量的提高,其抗拉强度和屈服强度显著提高,其中钇质量分数为0.055%的试样具有较好的夹杂物变性形貌和较好的抗拉强度和屈服强度。

高强船板钢EH36拉力分层原因分析

针对高强船板EH36在拉伸试验时试样的1/2厚度附近出现的严重分层现象,利用金相检验、扫描电镜观察等手段对试样断口及剖面进行分析研究,明确了分层产生的原因,并提出相应的控制措施。研究结果表明,造成钢板中心分层的直接原因是带状组织和中心的层片状MnS夹杂,而根本原因是连铸过程中C、Mn、S的中心偏析。

低成本高焊接性能船板钢EH36的开发

工业化试制了3种厚度规格(20,26和36mm)的新型低成本高焊接性能船板钢EH36。试制钢板的显微组织由多边形铁素体和针状铁素体构成,其力学性能满足EH36级别船板要求并具有优异的低温韧性。采用焊接热模拟评价了钢板的焊接性能,当热输入由30kJ/cm升高至160kJ/cm时,粗晶区原奥氏体晶粒尺寸逐渐增大,其组织也逐渐由粒状贝氏体向晶界铁素体+晶内针状铁素体+晶内多边形铁素体转变,维氏硬度逐渐下降,低温韧性优异。得益于TiN粒子对奥氏体晶粒长大的抑制作用,微量B元素对先共析铁素体转变的抑制作用以及BN粒子对晶内铁素体形核的促进作用,焊接粗晶区获得了有利于韧性的细化组织,保证了粗晶区具有优异的低温韧性。双丝埋弧焊试验也验证了钢板具有优异的焊接性能。

热带海洋大气环境中EH36船板钢早期腐蚀行为研究

在高湿、高热、高盐度和强辐照的湛江海洋大气腐蚀试验站对EH36船板钢进行了15、30、90、180和360 d的暴露实验。通过腐蚀失重计算了不同暴露周期的腐蚀速率,采用SEM观察了锈层表面和截面的微观形貌,采用X射线衍射仪分析了锈层的组成成分,采用EDS分析了锈层中的元素分布,同时对暴露后的试样进行了极化曲线测试。结果表明:EH36船板钢的腐蚀速率先增大、后减小;暴露360 d后,Cr、Ni和Si扩散到锈层中,分布较为均匀,提高了钢的耐腐蚀性能;暴露180和360 d的锈层中均含有γ-FeOOH、β-FeOOH、Fe3O4和α-FeOOH,暴露360 d的锈层中α-FeOOH较多,β-FeOOH较少,锈层中α/γ=0.615,尚未形成稳定的保护性锈层。

低成本正火态交货特厚EH36船板的研发

在当前降成本及绿色化生产的趋势下,开发了一种低成本正火态交货特厚EH36船用钢板。其采用C-Mn-Si-Nb-Ti成分体系,不添加V元素,为获得高强度及良好的低温韧性,研究了加热、轧制工艺对成品钢板组织性能的影响。结果表明:不添加V元素,正火钢板不具V(C,N)的析出强化作用,而通过延长铸坯加热时间和减小中间坯待温厚度,可显著改善轧后钢板组织形态,正火后钢板可获得细小的铁素体晶粒和弥散的珠光体组织,钢板各项性能优良。

工业试制油轮货油舱用耐蚀钢EH36的耐蚀性分析

设计、冶炼了Cu-Ni系成分的油轮货油舱耐蚀船板钢EH36,并轧制成40 mm厚钢板,然后测试了设计钢种的力学性能、货油舱内底板环境下的耐蚀性能。通过不同p H值环境下传统船板EH36与所试制耐蚀钢的腐蚀速率和形貌实验对比,表明所开发的耐蚀钢在酸性氯离子环境下对p H的敏感度远远低于传统钢,并具有较为优异的抗点蚀性能。