系泊链钢的微观组织与力学性能研究

文章对系泊链钢的微观组织和力学性能进行了深入研究,通过分析晶粒结构、相组成、合金元素分布以及力学性能,揭示了微观组织与力学性能之间的关系,研究结果有望为海洋工程领域的相关人员提供参考,以优化系泊链钢的设计和制造,满足高强度、高耐腐蚀性和高耐疲劳性的要求。

回火温度对新型系泊链钢的组织与氢扩散行为的影响

采用透射电镜和背散射电子衍射(EBSD)研究了560、600和640℃3种不同温度回火对新型系泊链钢显微组织的影响,并用电化学渗透方法研究了氢在这3种不同温度回火系泊链钢中的扩散行为。结果表明,随回火温度的升高,系泊链钢中析出的碳化物由弥散分布的细小针状向稀疏分布的椭圆状和球状转变;小角度晶界减少,大角度晶界增多;640℃回火试样的氢扩散系数比560℃回火试样的氢扩散系数增大近一个数量级,而扩散激活能仅略微减小;在相同充氢条件下,室温总可扩散氢大大减少。氢扩散行为的变化主要是由回火组织中晶界、碳化物等氢陷阱的变化所致。

海洋系泊链钢22MnCrNiMo腐蚀磨损试验与数值分析研究

建立了锚链在海洋环境中腐蚀磨损(简称"磨蚀")累积损伤数值分析方法,该方法采用非线性有限元分析,能够同时考虑锚链链环间接触面在海水中的腐蚀和磨损耦合损伤。针对22MnCrNiMo低碳低合金钢材料,进行了力学性能、海水侵蚀以及磨蚀性能等多方面的试验研究,确定了基于该材料的锚链链环间接触面在海水中磨蚀损伤数值分析中的相关参数。通过对计算结果与试验结果的比较分析,验证了锚链链环间接触面磨蚀累积损伤数值分析方法的可行性与准确性。

硼对高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响

采用拉伸试验研究了硼对高强度系泊链钢氢脆敏感性的影响。结果表明,未充氢和预充氢电流密度较小时,三种不同硼含量试验钢的氢脆敏感性无明显区别;而当预充氢电流密度较大时,含硼钢的抗氢脆能力相对不含硼钢明显增强,且随着硼含量的增加,氢致塑性损失逐渐减小,这主要是由于硼偏析强化了晶界,有效抑制了沿晶断裂。

新型R4系泊链钢的热处理工艺研究

研究了热处理工艺对新型R4系泊链钢组织和性能的影响。结果表明,随着回火温度的升高,钢的屈服强度和抗拉强度下降,低温冲击性能升高;从900℃淬水,620～660℃回火30 min后,得到回火托氏体和回火索氏体的混合组织,具有较高的强度和韧性,能满足R4级系泊链钢的力学性能要求。

循环淬火对22MnCrNiMo系泊链钢组织和性能的影响

22MnCrNiMo钢是用于制造R4级海洋工程系泊链的新型钢种,为了使其达到R4S级系泊链的综合力学性能,比较系统地研究了22MnCrNiMo钢两次快速加热循环淬火调质热处理工艺及组织和力学性能的变化规律。结果表明,该钢经循环淬火处理后获得了细小均匀的奥氏体晶粒,晶粒平均尺寸由原始轧制态的38μm细化到约10μm,综合性能得到明显提高。尤其是韧性与一次加热淬火调质处理的相比,-20℃冲击功值提高近40%,完全达到R4S级系泊链的综合力学性能要求。

系泊链钢的残余奥氏体控制及其腐蚀性能研究

采用不同的等温淬火工艺对系泊链钢进行残余奥氏体控制,然后通过XRD测定其残余奥氏体含量,并利用TEM观察残余奥氏体形貌,再通过电化学测定极化曲线的方法研究残余奥氏体含量对系泊链钢腐蚀性能的影响。结果表明,通过等温淬火试验钢可以获得质量分数大于5%的残余奥氏体,并随着等温温度升高,薄膜状的残余奥氏体有断开的趋势,残余奥氏体含量的增加可以提高钢的耐腐蚀性能。

热处理对新型系泊链钢22MnCrNiMo组织和性能的影响

系统地研究了新型系泊链钢22MnCrNiMo经不同工艺热处理后的组织和性能。结果表明,该钢在轧制状态能获得贝氏体+索氏体+少量块状铁素体组织,硬度达32HRC。根据系泊链在生产过程中是连续加热冷却的特点,该钢在890～950℃保温30min快速淬火后,可获得细小的板条状马氏体,硬度可达48HRC。该钢淬火后经620℃×(20～60)min调质处理后,可获得较高的强度和较高的冲击韧度,力学性能均达到海洋工程系泊链技术规范的要求。

热处理工艺对22MnCrNiMo系泊链钢组织与耐蚀性能的影响

本文比较系统地研究了新型22MnCrNiMo系泊链钢经不同的工艺热处理后的组织和耐蚀性,从而得到该系泊链钢不同的热处理工艺、组织与耐蚀性能的变化规律。研究结果表明:新型22MnCrNiMo系泊链钢在930℃二次高温快速加热淬火+620℃×30min回火能获得较好的综合力学性能和耐蚀性能。对R4S级高级系泊链的研发与产业化生产具有较好的工程应用意义。

回火温度对系泊链钢氢扩散行为的影响

系泊链对海洋平台的安全性起着重要的作用。本文用电化学氢渗透方法研究了560、600、640℃三种回火温度对系泊链钢氢扩散行为的影响。结果表明：可逆氢陷阱比不可逆氢陷阱对材料的表观扩散系数影响较大;随着回火温度的升高,氢的表观扩散系数增加,扩散通量增加,表观扩散激活能减小;随着渗透温度的增加,氢的表观扩散系数增加,穿透时间减小。

间隙腐蚀对系泊链钢在海水中短期腐蚀行为的影响

采用测定极化曲线和电化学阻抗(EIS)方法研究了海水中系泊链钢的短期腐蚀电化学行为。试验分间隙腐蚀和无间隙腐蚀两种情况,结果表明,间隙腐蚀的腐蚀速率比均匀腐蚀的速率快,在同一个样品上间隙腐蚀区域对均匀腐蚀区域有明显的抑制作用,使得均匀腐蚀区域腐蚀速率降低。但同一个样品上同时存在间隙腐蚀与均匀腐蚀区域时,样品总体的腐蚀速率是加快的。

铜微合金化对新型系泊链钢耐海水腐蚀性能的影响

研究了Cu微合金化对高强度系泊链钢在人工海水中腐蚀性能的影响,利用SEM、XRD和拉曼光谱分析了Cu对该钢在人工海水中的腐蚀产物的影响。结果表明,Cu能够提升腐蚀电位,增强耐点蚀性能,降低腐蚀速率。这是由于添加Cu后使锈层中稳定相α-FeOOH含量增加,而且随着Cu含量的增加,绣层裂纹减少,致密性增强,从而有效地保护了基体。

应力作用下系泊链钢中氢的扩散行为

采用电化学充氢方法与恒应力拉伸装置相结合,研究了不同应力水平下系泊链钢中氢的扩散行为。结果表明:无应力条件下对试样进行充氢时,阳极电流密度到达最大值后保持稳定;在应力作用下试样发生变形,阳极电流密度呈不同的变化趋势。与无应力条件相比,在弹性应力作用下,阳极电流密度略微增大,氢的表观扩散系数略微降低,穿透时间略微延长;在屈服应力作用下,阳极电流密度与氢的表观扩散系数都达到最大,穿透时间最短,但随着加载时间的延长,阳极电流密度和氢的表观扩散系数明显下降,穿透时间明显延长;在大于屈服强度的应力作用下,阳极电流密度回落到无应力或弹性应力作用下的值,但氢的表观扩散系数下降,氢穿透时间延长。

回火温度对22MnCrNiMo系泊链钢焊缝组织与性能的影响

研究了不同回火温度对22MnCrNiMo系泊链钢(R4s)闪光焊缝区组织与性能变化的影响。淬火工艺优先采用循环淬火(水冷),结合工厂实际生产温度及理论相变点,淬火温度为920℃。回火温度300、400、500、600℃,时间为30 min。结果表明,随着回火温度升高,内应力逐渐降低,高温600℃回火时,焊缝区得到回火索氏体组织,焊缝区抗拉强度为1071 MPa,屈服强度为1021 MPa,延伸率达17%,断面收缩率为66.60%,此时焊缝区强度和韧性都得到最好配合。

热处理工艺对新型R5系泊链钢组织和断裂韧性的影响

采用裂纹尖端张开位移(CTOD)实验方法对研究了不同热处理工艺对新型R5系泊链钢断裂韧性的影响,使用偏光显微镜、光学显微镜和扫描电镜等对CTOD试样裂纹扩展区组织及断口形貌进行分析,并用高低温材料试验机测试了R5系泊链钢低温-20℃下的力学性能。结果表明,回火温度对R5系泊链钢CTOD断裂韧性有显著影响。在570~600℃范围内回火,组织保留马氏体位向,碳化物呈片状及长条状不均匀分布在原奥氏体晶界、马氏体板条界及板条内部,应力作用下容易导致局部应力集中,裂纹扩展速率大,CTOD特征值接近零。随回火温度升高,在600~690℃范围内回火,碳化物逐渐聚集、球化并在基体中弥散均匀分布,应力作用下不易引起局部应力集中,并且在裂纹扩展时可使裂纹扩展方向发生偏转,裂纹扩展路径延长,裂纹扩展受到抑制,CTOD特征值随回火温度升高不断增大。经950℃淬火+630~660℃区间回火,R5系泊链钢同时具有高强度和良好的CTOD断裂韧性。

回火温度对新型R5系泊链钢显微组织和力学性能的影响

对新型R5系泊链钢进行了950℃淬火及不同温度的回火处理,通过显微组织观察、拉伸和低温冲击试验、冲击断口形貌分析等方法研究了回火温度对R5系泊链钢显微组织与力学性能的影响。结果表明:R5系泊链钢经淬火及570~690℃区间回火后,显微组织均为回火索氏体,但组织中碳化物的大小、形貌和分布有所不同;经570~600℃回火后,组织中碳化物主要呈片状及长条状不均匀分布在原奥氏体晶界、马氏体板条界以及板条内部,组织保留马氏体位向,经630~690℃回火后,片状及长条状碳化物逐渐球化并长大,在组织中呈弥散均匀分布;随回火温度的升高,R5系泊链钢的强度逐渐减小,断后伸长率和冲击吸收能量逐渐增加;回火温度为630℃时,R5系泊链钢的抗拉强度为1 082 MPa,规定塑形延伸强度为973 MPa,断后伸长率为17.0%,冲击吸收能量为66J,具有最佳综合力学性能。

R4级系泊链钢裂纹原因分析

本文针对兴澄特钢R4级系泊链钢表面裂纹出现率异常增高进行分析.现场跟踪发现裂纹深浅不一、严重程度不同,裂纹形态呈直裂和三角裂.分析后得出裂纹的形成主要由于过快的加热速度和过长的加热时间下铸坯应力形成裂纹并扩展所致,生产中应将加热温度与加热时间严格控制在工艺范围内.

高韧性海洋用三级系泊链钢的研制

山东寿光巨能特钢有限公司开发的海洋三级系泊链钢产品,通过成分设计、热处理工艺研究试制生产的热轧棒材,抗拉强度可达730 MPa,-20 ℃低温冲击功可达170J。用户反馈成品链环热处理后具有良好的焊接性能冷弯性能和热处理性能,可以满足客户的使用需求。

Mo对R5系泊链钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线的影响

采用热膨胀仪、金相显微镜与维氏硬度计测定了不同Mo含量下R5系泊链钢的过冷奥氏体在不同冷却速度下的连续冷却转变曲线(CCT),并观察了试验钢在不同冷却条件下的显微组织。结果表明,在R5系泊链钢中钼含量每增加0.15%,Bs点平均下降28℃左右,当Mo含量分别为0.3%、0.45%、0.6%时,Bs点温度依次为632℃、601℃和576℃,钼对Ms点影响较小,降幅不足10℃。