DH36钢拉伸塑性流动特性及本构关系

对DH36钢在温度从293-800K、应变率为0.001和0.1s-1的拉伸塑性流动特性进行实验研究,通过端口形貌图对变形前后的试样进行了微观分析,结果表明：（1）在实验温度范围内,0.001和0.1s-1的应变率下,第三型应变时效现象出现,随应变率的增加,时效发生的温度区域移向更高温度;（2）第三型应变时效的发生与合金原子在晶界和晶粒中大量的第二相析出强化有关联;（3）建立包含第三型应变时效现象的统一本构模型,通过比较该模型能够较好的预测DH36的塑性拉伸流动应力。

DH36钢在需钠弧菌、芽孢杆菌以及混菌腐蚀体系中的腐蚀行为

目的研究需钠弧菌与芽孢杆菌分别单独培养以及混合培养时对海洋工程钢DH36腐蚀行为的影响,为海洋环境下材料的腐蚀发生规律探讨以及微生物腐蚀防治提供依据。方法通过扫描电子电镜、能谱仪、电化学设备等仪器,分析DH36钢在不同腐蚀体系中的腐蚀形貌信息以及电化学特征。结果SEM图显示,芽孢杆菌在DH36钢表面上的贴附量较大,需钠弧菌与混菌腐蚀体系中,生物膜、锈层构成的混合层存在很多的裂纹、缝隙,致密性较差。电化学结果显示,试样表面均出现两个时间常数,在低频处出现感抗特征。芽孢杆菌腐蚀体系中的腐蚀速率先增大后减小,浸泡3 d后需钠弧菌腐蚀体系中的腐蚀速率介于芽孢杆菌与混菌腐蚀体系之间。与单菌种腐蚀体系相比,混菌腐蚀体系中的开路电位最低,且浸泡7 d后的腐蚀速率最大,达到13.53μA/cm^2。结论在浸泡后期芽孢杆菌显示出腐蚀抑制效果,在需钠弧菌与混菌腐蚀体系中,由于细菌代谢产生了腐蚀性产物以及形成了致密性较差的混合层,试样腐蚀速率不断加快,但混菌的促进作用更显著。

DH36钢摩擦叠焊焊点分布规律研究

摩擦叠焊是一种新型的水下修复方法。在单排孔DH36钢干式摩擦叠焊工艺试验中发现在塞孔底部容易出现未熔合现象,针对这一问题进行了分析,建立钻头受力模型,发现钻孔时钻头所处不同区域的硬度变化造成了钻孔的偏斜,从而影响焊接质量,进而提出了相应的解决方案,对摩擦叠焊中焊点分布及焊接次序进行了研究。

DH36钢水下摩擦柱塞焊缺陷及力学性能

对DH36结构钢进行25 mm孔深水下摩擦柱塞焊工艺试验,焊后分析和测试了接头的宏观形貌、焊接缺陷、显微硬度、拉伸以及冲击性能。研究结果表明,水下摩擦柱塞焊在塞孔底端拐角处容易出现未焊合缺陷。通过优化塞孔塞棒形状、焊接参数可以获得无缺陷水下焊接接头;接头硬度沿着塞孔横向呈典型的"M"形分布,焊缝发生明显的硬化倾向,最高硬度可达410 HV;水下焊接接头的抗拉强度最高可达母材的96%,-20℃冲击吸收功可达62 J。

冷却环境对DH36钢摩擦叠焊接头连接质量的影响

为了确定摩擦叠焊方法在不同海域的应用条件,采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备,分别在水温2~3℃和水温18~20℃条件下,对DH36钢进行了水下摩擦叠焊工艺试验。试验结果表明,水温高（18~20℃）时的摩擦叠焊接头质量明显优于水温低（2~3℃）时的接头质量,接头拐角处的缺陷长度较小;水温低（2~3℃）时,焊缝中心组织主要为板条马氏体,局部区域有少量板条贝氏体组织,水温高（18~20℃）时,焊缝中心组织主要为板条贝氏体。

DH36钢摩擦柱塞焊焊接工艺过程研究

水下摩擦柱塞焊作为一种新发展的水下固相连接技术,在海洋平台、海底油气管道等水下钢结构修复作业方面具有巨大的优势与应用前景。本文对船舶行业广泛使用的DH36高强度结构钢,进行25mm孔深空气中及水下摩擦柱塞焊工艺试验,对焊接成形基本原理和摩擦柱塞焊焊接过程进行了论述,并研究了焊接过程中的工艺参数间的相互影响规律和空气中/水下摩擦柱塞焊焊接接头形貌,研究结果对水下焊接及海洋工程结构制造与修复具有指导意义。

船用DH36钢屈服强度温度依赖特性研究

屈服破坏是船体结构失效的主要模式之一,屈服强度的变化会给船体结构设计带来重要影响。研究了船用DH36钢屈服强度与温度的依赖关系。通过低温拉伸试验,确定船用DH36钢在-60～10℃范围内的屈服强度,由自定义函数拟合得到屈服强度与温度的依赖关系,并从微观角度对这一现象进行了解释。结果表明,船用DH36钢在-60～10℃范围内的屈服强度随着温度的降低而升高且服从指数规律,在-60～-20℃范围内船用DH36钢的屈服强度对温度的敏感性高于-20～10℃时的屈服强度。

DH36钢在模拟海洋环境干湿交替过程中的腐蚀行为

海洋环境中钢铁设备会受到严重腐蚀,浪花飞溅区的干湿交替状况下最为严重,对钢铁在该环境下腐蚀机理的研究很有必要。以模拟全浸区钢样作对比,利用扫描电镜和X射线衍射仪对DH36海洋用钢试样的腐蚀形貌和腐蚀产物成分进行了分析,探讨了其在干湿交替过程中的腐蚀规律及其机理。结果表明:干湿交替DH36钢试样阴极过程的溶解氧还原的极限扩散控制特征基本消失,而受腐蚀产物还原为主的电荷传递控制;干湿交替钢样生成的腐蚀产物较多,锈层自身氧化剂的作用使得阴极电流变大,导致模拟干湿交替试样的腐蚀速率远大于全浸区试样的。

DH36钢中的动态应变时效特性

利用准静态试验机和Hopkinson压杆装置对DH36钢在不同应变率和不同温度下的塑性流动应力进行试验研究。结果表明:预应变温度对DH36钢的力学性能有显著的影响;在动态应变时效温度区,出现时效强化所需时间较短;DH36钢塑性流动中出现的动态应变时效是由于温度和变形达到一定程度时,曾在林位错周围形成的溶质气团会沿着聚合的林位错通过管道扩散到运动位错处,并在位错附近形成溶质气团连续对位错形成拖曳,阻碍了位错运动,同时,在高温出现珠光体片间距减小,相界面增多,对位错运动的阻碍增大,因而也会导致塑性流动阻力提高。

DH36钢水下摩擦叠焊接头组织性能分析

采用天津大学自主研制的摩擦叠焊设备进行了DH36钢水下摩擦叠焊试验,对摩擦叠焊接头进行了显微组织观察和硬度测试,对比分析了不同焊接压力和不同焊接环境(水下和空气)下接头不同位置的拉伸性能.结果表明,水下摩擦叠焊接头不同部位显微组织与硬度均存在较大差异,焊缝区组织以板条马氏体和条状及粒状贝氏体为主,硬度最高值为489.3 HV10,焊缝上部区域硬度值略高于下部,中间单元焊缝(后焊)硬度值整体上高于两侧单元焊缝(先焊);焊接压力增加能一定程度改善接头连接质量;空气中焊接的试件平均抗拉强度高于水中焊接接头.

大线能量焊接DH36钢焊接热影响区组织与性能研究

利用双丝埋弧焊接试验,对比分析了传统DH36钢和大线能量焊接DH36船板钢焊接热影响区的组织与性能。结果表明,利用新型的Ti处理技术生产的大线能量DH36钢母材具有良好的强韧性和大线能量焊接性。经大线能量(100 kJ/cm)焊接后,传统DH36钢焊接热影响区低温韧性显著降低,不能满足指标要求(34 J)。大线能量DH36船板钢在50 kJ/cm和100 kJ/cm热输入焊接时均表现出良好的低温韧性,-20℃冲击功大于100 J。同传统的DH36钢相比,大线能量DH36钢焊接接头出现了软化区,但接头强度并未显著下降。总体上大线能量焊接DH36钢优越性在于:大线能量焊接时,焊接热影响区主要得到大量交错排列的晶内针状铁素体组织,热影响区硬度降低,低温韧性显著提高。

控轧控冷对DH36钢组织的影响及工艺参数优化

在实验室研究了控轧控冷工艺对DH36高强度船板用钢显微组织和力学性能的影响 ;通过组织分析优化了DH36钢的控轧控冷工艺 ,并在工业生产中进行了试验。结果表明 ,用这种工艺生产的船板具有高强度和良好的低温韧性 ,完全可以代替正火处理。

DH36钢摩擦叠焊工艺试验研究

对DH36结构钢进行25 mm孔深摩擦叠焊工艺试验,并对焊接过程及工艺参数变化进行实时监测,焊后对接头的宏观形貌、热机耦合过程、硬度分布以及拉伸性能进行了测试。研究结果表明,摩擦叠焊焊接过程可分为预热、加压、恒压焊接以及停转顶锻;对直径18 mm、孔深25 mm的锥形塞孔,在焊接转速7 000 r/min,压力25~40 kN,均可获得无缺陷焊接接头,接头质量最高可近似达到母材的100%,断裂位置主要沿连接面断裂或在母材发生断裂。

在扩径过程中DH36钢管开裂原因分析

海洋平台用DH36钢管在扩径过程中出现开裂,采用化学成分分析、扫描电镜分析、能谱分析、氧化分析、金相检验等方法对钢管的开裂原因进行了分析。结果表明:该DH36钢管开裂是由钢板原始缺陷引起的。钢坯在加热炉中加热时,缺陷表面再次发生氧化形成氧化圆点,轧制时缺陷被碾压变形,形成裂纹;在钢管扩径时,裂纹扩展最终导致钢管开裂。

不同焊接工艺对DH36钢板接头组织及性能的影响

针对25 mm厚的DH36钢板,采用焊条电弧焊+埋弧焊(SMAW+SAW)、CO_(2)气体保护焊+埋弧焊(FCAW+SAW)、焊条电弧焊+CO_(2)气体保护焊(SMAW+FCAW)3种焊接方法完成焊接,通过对比焊后接头试样的微观组织、硬度、拉伸性能得知:3种焊接工艺均满足AWS D1.1—2015标准要求。其中,FCAW+SAW接头的力学性能为最优,SMAW+FCAW方案的次之,SMAW+SAW方案由于焊缝区先共析铁素体较多,且热影响区组织相对粗大,导致热影响区硬度偏高,冲击吸收功较低,焊缝区硬度相对较低,因此该方案相对最差。考虑到FCAW+SAW方案焊接质量较稳定,焊接速度相对较高,建议采用FCAW+SAW方案完成DH36钢板的焊接。

DH36钢中碳氮化物析出的热力学分析

针对Fe-Nb-Ti-C-N系统,利用双亚点阵模型对DH36钢中碳氮析出物析出条件进行热力学计算.计算结果表明,钛的碳氮化物析出温度为1 380℃,铌的碳氮化物析出温度为1 100℃.其中在1 100~1 400℃的高温区,Ti N为影响奥氏体均热阶段晶粒长大的主要因素.在1 100℃以下的低温区Nb C、Ti C是抑制DH36钢中奥氏体再结晶及再结晶后奥氏体长大的重要因素.

Ce对DH36船板钢显微组织和力学性能的影响

为探究稀土Ce对DH36船板钢显微组织和力学性能的影响,采用真空感应炉熔炼不同Ce含量的DH36船板钢,利用场发射扫描电镜、显微硬度计、冲击试验机、电子万能试验机等设备研究了Ce对DH36船板钢组织、硬度、冲击性能、拉伸性能的影响。结果显示:在DH36船板钢中加入Ce使铁素体和珠光体组织细化。含0.009%Ce的试验钢综合力学性能最好,硬度增幅最大,相比未加Ce的试验钢提升15.6%;抗拉强度由未添加Ce的581.97 MPa提升到643.80 MPa,提升10.6%;冲击功由未添加Ce的162.8 J提升到174.5 J,提升7.2%。加入稀土Ce后,试验钢的拉伸断口和冲击断口形貌得到改善,韧窝数量增多,断口表面的夹杂物类型发生改变,由大尺寸不规则夹杂物变成了小尺寸类球状稀土夹杂物,降低了有害夹杂物引起的应力集中,使断口表面的裂纹源明显减少。

稀土Ce对DH36船板钢显微组织及耐腐蚀性能的影响研究

针对稀土对钢耐腐蚀性的影响规律及稀土夹杂对船板钢的局部腐蚀机理的研究不足,采用金相显微镜、扫描电子显微镜、激光共聚焦显微镜、电化学工作站研究了在3.5%NaCl溶液中稀土Ce含量对DH36船板钢显微组织和耐腐蚀性能的影响。结果表明,稀土Ce可以细化试验钢的晶粒尺寸,同时降低试验钢的珠光体片层间距。稀土Ce的加入将试验钢中的MnS和Al_(2)O_(3)+MnS夹杂转变为MnS+CeAlO_(3)、Mn-Al-O-Ce、Mn-S-Al-O-Ce夹杂。相比于未添加Ce和添加0.001 0%Ce的试验钢而言,Ce含量为0.009 2%时试验钢的腐蚀速率最低,团絮状腐蚀产物最少,腐蚀坑的尺寸与数量最小,表面粗糙程度较小,且初期仍具有金属光泽;稀土Ce的加入使得试验钢的腐蚀电位升高,腐蚀电流密度降低。腐蚀时间为5 d时,Ce含量为0.009 2%时试验钢的腐蚀电流密度最低(2.225×10^(-5 )A/cm^(2)),腐蚀电压最高(-1.057 V),耐腐蚀性能最佳。

稀土Ce对DH36船板钢力学性能的影响

采用ZG-01型真空感应炉冶炼了不同Ce含量的DH36船板钢,对该试验钢显微组织和力学性能进行了分析。结果表明,当Ce含量为0.0092%时,试验钢具有良好的力学性能。与未添加Ce的试验钢相比,Ce含量为0.0092%的试验钢的抗拉强度、屈服强度、断后伸长率、冲击功、硬度均增大。稀土Ce加入后,珠光体和铁素体的晶粒尺寸减小,珠光体变得更加弥散;试验钢中的MnS、Al_(2)O_(3)、MnS+Al_(2)O_(3)复合夹杂被改性为Ce-Al-O-Mn系复合夹杂、CeAlO_(3)+MnS系复合夹杂、CeO_(2)夹杂,钢中Al_(2)O_(3)等夹杂物尺寸明显降低。

高强度船体结构钢DH36的动态力学性能研究

为了研究新型DH36中厚船板钢在极端力学环境下的动态力学性能,采用电子万能试验机和改进的分离式Hopkinson拉、压杆装置对圆柱状DH36钢试样进行了应变率从0.001/s到7 000/s,温度从77 K到1 073 K范围的单轴拉伸、压缩试验,同时进行了中断试验以检查温度和应变率历史对材料性能的影响。试验结果表明:经过滚轧的DH36中厚船板钢是力学各向同性的;此钢的力学性能对温度和加载率非常敏感,但随温度升高到室温或更高温度值后其对温度敏感性下降,进一步推得该材料若经高温焊接所引起的材料性能变化不显著;随应变率增加该材料的破坏失效应变递减,在应变率为7 000/s时失效应变为20%,表现出应变率脆化特性;在室温以上动态应变时效发生,发生的温度区随应变率增加向更高温度区移动,它主要是Snoek间隙原子气团与位错的相互作用结果。