超高强度Q890贝氏体钢焊接工艺研究

超高强度Q890贝氏体钢强度高,碳当量大,在煤矿机械、工程机械、造船等行业得到广泛应用。同时,为促进其作用充分发挥,把握焊接工艺是必要的。本文介绍了超高强度Q890贝氏体钢的特点,分析了它的焊接工艺,主要包括焊丝选择、下料及组对成型、焊前预热、焊接施工、性能试验等内容。实际应用表明,把握焊接工艺可以获得满意的焊接接头,实现不换焊丝焊接,也为它的推广和应用创造条件。

抽油杆用超高强度贝氏体非调质钢的研制

所研制的新型超高强度非调质贝氏体钢为唐山钢铁公司开发的低碳Mn Mo系V Ti微合金化非调贝氏体钢FG2 0的改型钢种 ,新型钢主要成分 ( % )为 :<0 1 6C ,1 0～ 2 0Mn ,1 0～ 3 0Si,1 0～ 2 5Cr,0 1～0 3Mo,0 0 5～ 0 1 0V ,0 0 3～0 0 6Ti。该钢热轧材经 5 80℃回火后 ,强度极限为 1 0 2 0～ 1 1 0 0MPa ,延伸率大于1 2 %。

超高强度钢中准贝氏体组织的疲劳强度

本文研究了 40CrMnSiMoA 钢中准贝氏体组织和马氏体组织的缺口疲劳强度。结果表明,与马氏体组织相比,由贝氏体铁素体和残余奥氏体组成的准贝氏体组织,其缺口疲劳强度较高。准贝氏体组织较低的强度及其中较多的残余奥氏体,并不损害其疲劳强度。相反,由于该组织具有良好的强度、塑性、韧性配合,使其疲劳缺口敏感性较低。拉伸超载同时提高准贝氏体和马氏体组织的缺口疲劳强度。

超高强度抽油杆用非调质贝氏体钢摩擦焊接头的力学性能

以材料型超高强度抽油杆用钢 FG- 2 0为对象 ,研究了抽油杆接头力学性能与摩擦焊工艺参数之间的关系 .研究结果表明 :( 1 ) FG- 2 0钢摩擦焊焊接接头的抗拉强度稳定 ,且略高于母材 .但焊接接头的冲击韧性比母材下降 5 0 %或以上 .( 2 )通过提高顶锻压力 ,增加顶锻变形量 ,减小工进过度和轴向温度梯度 ,可明显提高 FG- 2 0钢摩擦焊焊接接头的力学性能指标及其稳定性 .( 3)在试验温度范围内 ,随回火温度的提高 ,抗拉强度下降 ;断面收缩率、延伸率和冷弯角提高 .( 4 )采用表 4中序号 9焊接工艺的接头的力学性能可满足 SY/T62 72 - 1

用于超高强度钢的淬火-碳分配-回火(沉淀)(Q-P-T)工艺

为进一步提高钢的强度,改造淬火-碳分配(Q-P)工艺,在超高强度钢的成分设计中加入碳化物形成元素Nb或(和)Mo,使在马氏体基体上析出碳化物,提出淬火-碳分配-回火(沉淀)(Q-P-T)工艺。将按设计超高强度钢大致成分的钢进行Q-P-T处理后,得钢的抗拉强度高达>2000MPa,总断后伸长率>10%。和迄今发展的各类含碳小于0.5%钢的综合力学性能相比,Q-P-T钢可能成为优异的超高强度钢。

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA贝氏体等温淬火工艺

对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA进行贝氏体区短时间等温淬火,得到马氏体加下贝氏体和少量残余奥氏体的复合组织,考察了等温时间的变化对材料显微组织和力学性能的影响,并进一步得出了此奈件下该钢的最佳热处理工艺。结果表明:当等温时间在100～150 s时,得到以马氏体为主,含20%左右下贝氏体和少量稳定残余奥氏体的组织。

Q-P工艺下超高强度300M钢的单轴拉伸规律研究

将Q-P工艺应用于300M钢,得到300M钢的单轴拉伸曲线,对拉伸各阶段规律进行分析,并采用TEM、SEM和XRD等方法,研究了Q-P工艺对300M钢性能和组织的影响。结果表明:与传统工艺相比,Q-P工艺下超高强度300M钢的强度大幅降低,弹性变形能E e降低,均匀塑性变形能E p和裂纹形成能E e+E p则大幅提高;残余奥氏体含量可提高至15.62%,并以薄膜状存在于板条间或以小块状存在于原奥氏体晶界、板条束界;其相组成为先形成的板条状马氏体+新鲜马氏体+残余奥氏体+ε-碳化物。Q-P工艺明显提高了300M钢抗裂纹形成和扩展的能力,延长了材料的均匀塑形变形阶段,推迟缩颈发生。

Q890超高强钢GMAW焊接工艺

Q890及以上级别的超高强钢在国内应用越来越广泛。由于该级别钢材有强度极高且碳当量高等特点,使其焊接工艺的制定非常困难。Q890钢具有一定的冷裂倾向,采用BHG-5焊丝焊接时,在热输入量不超过1.472 k J/mm、焊道间温度不超过200℃的条件下,焊缝金属的综合力学性能能够满足Q890钢板的焊接技术要求;同时焊后热处理对焊接接头焊缝金属的力学性能有较大影响,推荐焊后热处理温度不超过480℃。

GMAW在焊接S890和S960级别超高强度钢的应用

S890和S960级别超高强度钢在国内已广泛应用,主要使用GMAW方法进行焊接。由于此类级别超高强度钢具有极高的强度和碳当量,不利于焊接,不易确定焊接工艺范围。介绍了钢板性能及配套焊丝的选择,通过对t8/5冷却时间的计算和试验,确定出合适的GMAW焊接参数范围,为实际产品焊接提供参考。

低焊接裂纹敏感性低碳贝氏体高强度钢板Q800CFE的研发

研发的25 mm Q800CFE钢板（/％：0.04～ 0.08C,0.20 ～0.50Si,1.50～1.80Mn,≤0.015P,≤0.005S,0.015～0.060Nb,≤0.30Mo,≤0.03Ti,0.0008～0.003 0B;裂纹敏感性指数≤0.23）的冶金流程为铁水预处理-120 t转炉-LF-RH-220 mm CC-轧制工艺.成品板终轧≤850℃,水冷至≤400℃,冷却速度20～30℃/s,并进行530 ～635℃回火处理.测试了Q800CFE钢板的动态连续冷却转变（CCT）曲线,研究了回火温度对组织和力学性能的影响,以及试验了该钢的焊接性能.结果表明,随回火温度增加,板条组织尺寸增大;在530℃回火时,Q800CFE钢板具有较优的力学性能,抗拉强度≥900 MPa、伸长率≥15％,-40℃夏比冲击功≥100 J;25 mm板室温下预热75℃焊接接头即可防止产生冷裂纹.

超高强度贝氏体钢中的韧性恶化研究

含有锰元素的无碳贝氏体钢已经获得了高强度和高韧性的匹配。当达到抗拉强度从1600MPa～1800MPa时同时可获得超过10％的延伸率。室温冲击韧性与回火马氏体相似，该性能被认为是最好性能。韧性的提高是由于通过加入1．5％的硅来抑制贝氏体形成过程中渗碳体颗粒的形成而获得的。然而，实验可观察到组织中有强烈的马氏体板条束位向，在凝固过程中伴随着锰偏析，这就导致了高强度贝氏体钢韧性的恶化。应力集中带来硬度不均，并导致早期裂纹形成。

新型奥—贝组织低合金超高强度钢的研究

本文以新的合金设计思想,结合我国资源情况,研制了一类高碳硅锰低合金超高强度钢。经280～360℃等温处理,获得了奥氏体—贝氏体双相组织。 文中分析了钢的主要成分及其在钢中的作用;研究了钢的组织结构、力学性能和它们同转变温度之间的关系;并探讨了钢的强韧化和机制。 研究结果表明,新型奥—贝组织低合金超高强度钢具有优异的综合力学性能。强度和切性均达到超高强度钢的水平,而且价格低廉。

含Al—Nb贝氏体铁素体和／或马氏体基体的超高强度TRIP钢的成形性

针对汽车防撞加强件、阻燃板等用途，研究了具有贝氏体铁素体和／或马氏体基体显微组织的9801470MPa级Al或Al-NbTRIP冷轧薄板的显微组织、抗拉性能和拉伸凸缘性。这些性能与显微组织和残余奥氏体性能相关。在化学成分为0．2％C、1．5％Si和1．5％Mn的钢基中复合添加0．5％Al和0．05％Nb会显著提高延伸率和拉伸凸缘性，尤其是在马氏体转变点温度（Ms）之下奥氏回火时。优良的拉伸凸缘性主要与以下因素有关：（i）由NbC沉淀物细化的原始奥氏体晶粒和（ii）均匀细小的贝氏体铁素体和马氏体显微组织以及（iii）亚稳残余奥氏体的TRIP效应。

含Al-Nb的贝氏体铁素体和马氏体超高强度TRIP钢板的成形性

研究了用于汽车的980—1470MPa级别的具有贝氏体铁素体和马氏体基体的冷轧含Al或Al—Nb的TRIP钢板的显微组织，拉伸性能和拉伸凸缘性，以及如何增强汽车部件的耐冲击性和钢板亮度。这些性能都与显微组织和残余奥氏体的特性有关，复合加入0．5％Al和0．05％Nb到化学成分为：0．2％C，1．5％Si和1．5％Mn的钢中，特别在低于马氏体开始温度下进行等温淬火，可显著提高延伸率和拉伸凸缘性。好的拉伸凸缘性主要与如下因素有关：（1）NbC析出对原始奥氏体晶粒的细化；（2）均匀细化的贝氏体铁素体和马氏体混合显微组织；（3）亚稳定残余奥氏体的‘I＇RIP作用。

超高强度钢40CrNi2Si2MoVA两种等温淬火工艺研究

对超高强度钢40CrNi2Si2MoVA进行了马氏体和贝氏体等温淬火热处理。结果表明,两种等温淬火工艺都能得到马氏体+下贝氏体+少量残余奥氏体的复合组织,使得各项力学性能指标得到良好的配合。本文探讨了40CrNi2Si2MoVA组织性能的变化规律,总结出最合理的热处理工艺参数。

微观组织对Q460高强耐火钢高温屈服强度的影响

采用不同冷却参数的TMCP工艺对同一成分的Q460高强耐火钢进行处理,得到微观组织分别为全贝氏体和贝氏体+铁素体复相组织的两种钢,借助OM、SEM、TEM、EBSD等手段,对两种钢在600℃高温拉伸后的显微组织及析出相进行表征。结果表明,全贝氏体Q460钢的高温屈服强度明显高于贝氏体+铁素体复相钢,且全贝氏体钢的600℃屈服强度为其室温屈服强度的70.4%,符合耐火钢的要求。造成两种钢屈服强度差异的主要原因是全贝氏体钢在高温拉伸时组织受力均匀,贝氏体的屈服强度决定了该钢的屈服强度;而复相钢在高温拉伸时组织受力不均匀,软相铁素体的屈服强度决定了该钢的屈服强度。

线能量对超高强度海工钢热影响区组织演变与韧性的影响

研究了超高强度海工钢在不同线能量的模拟焊接条件下粗晶热影响区的组织演变和冲击韧性,并结合超高温激光扫描共聚焦显微镜原位观察模拟焊接热循环过程中奥氏体晶粒长大及贝氏体转变行为。结果表明:随着线能量的逐步增大,高温阶段停留时间变长使得粗晶热影响区原奥氏体晶粒粗大,中温阶段冷却速度下降促使粗晶热影响区贝氏体转变时变体选择减少,导致大角度晶界减少和对裂纹扩展的阻碍能力减弱,最终低温冲击韧性呈现下降趋势,断裂特征由韧性断裂转变为解理断裂。

《日本钢铁协会》Vol．52（2012），No．10，P1894-1901Cr、Mo、Ni对0．2％C—Si—Mn—Nb超高强度TBF钢的微观组织和残余奥氏体特性的影响

将Cr、Mo、Ni加入到0．2％C-1．5％Si-1．5％Mn-0．05％Nb超高强度相变诱导塑性贝氏体铁素体钢（简称TBF钢）中，可提高钢的硬度。研究了合金元素对TBF铜的维氏硬度、微观组织和残余奥氏体特性的影响。当TBF钢在Ms和Mf之间的温度等温淬火时，维氏硬度从HV300升高到HV430。微观组织由马氏体、板条贝氏体和残余奥氏体组成，残余奥氏体的体积分数增大则硬度上升，残余奥氏体的碳浓度下降硬度也上升。同时，马氏体相的量增加则硬度增大。这些特性归因于Cr、Mo、Ni钢在等温淬火过程中，延迟的贝氏体转变。加Ni进一步降低T0线。虽然Cr、Mo钢的残余奥氏体相的碳含量低。但抗应变能力强。

Cr含量和卷曲温度对热轧态低碳高强度贝氏体钢性能的影响

现阶段已经可以实现用实验室模拟来评估Cr含量和卷曲温度对热轧态低碳超高强度钢拉伸性能和微观组织的影响。实验表明：随着cr含量的增加，屈服强度降低，但是抗拉强度和断后伸长率增强，这个通过测试2个卷曲温度（425℃和500℃）得到观察结果。卷曲温度为500℃时，直接作用是增加了第二相的百分比，主要为“马奥岛”第二相。在较低卷曲温度425℃时，出现了呈带状分布的粒状贝氏体和低碳贝氏体混合组织。因为cr含量高，粒状贝氏体中含有更多的“马奥岛”，这也就解释了其具有较低屈服强度、较高抗拉强度和伸长率的原因。实验表明，应在低碳贝氏体形成前进行卷曲，而粒状贝氏体在慢冷卷曲中形成。得出结论为：因为贝氏体含量增高，425℃卷曲温度的抗拉强度和屈服强度要比500℃卷曲温度的高。

超高强度抽油杆用钢SSYH-1的开发与试制

首钢首次工业试制了超高强度抽油杆用钢SSYH-1，其各项力学性能、组织性能指标均满足相关技术协议要求。用户使用情况良好。