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。

E36钢的海水腐蚀模拟试验研究

青岛海域投样初期的24 h内,电联接长尺试样上的阴阳极交错出现,并非潮差区为阴极,海水全浸区为阳极,与公认的氧浓差电池引起潮差区钢样受阴极保护之说不相符。在试验室内用人造海水和3%NaCl溶液模拟潮差区钢样的腐蚀环境,对干湿交替试样与全浸试样间的电偶电流进行了研究,探讨了潮差区钢样受阴极保护的原因。结果表明:潮差区试样表面锈层由FeOOH和Fe3O4组成,海水全浸区试样表面锈层由FeOOH组成,这种锈层结构的差异直接产生了试样间的腐蚀电位差,使潮差区的钢样受到了阴极保护,最终导致长尺试样在潮差区的腐蚀速率降低。

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。

船舶及海洋工程用耐蚀E36钢板的性能分析

采用耐蚀微合金化、冶金质量控制、夹杂物改性及组织控制的耐蚀性改进技术思路,对E36钢进行了耐蚀性改进研究,并结合控轧控冷工艺对耐蚀E36钢板进行试制。结果表明,微合金化有助于提高钢的自腐蚀电位,高洁净度控制和夹杂物改性可降低点蚀敏感性,组织控制可减小复相组织选择性腐蚀倾向;试制钢板耐海水腐蚀性能较传统E36钢板有了大幅提升,其在酸性氯离子环境中的腐蚀速率降至0.59mm/a,耐蚀性较传统E36钢提高约4.6倍。

埋弧焊线能量对船用E36钢焊缝低温冲击韧性的影响

运用金相分析及扫描电镜断口分析的方法,研究了线能量对船用E36钢的埋弧焊焊缝冲击韧性的影响,结果表明,大线能量焊接时,促使焊缝中产生沿奥氏体晶界分布的先共析铁素体,柱状晶明显粗大,断口微观形貌呈解理+准解理特征;线能量降低时促使焊缝中形成以针状铁素体为主的组织,断口微观形貌呈韧窝+准解理特征。焊缝的冲击韧性取决于焊缝中针状铁素体和先共析铁素体所占的比例。对于12mm厚的钢板,线能量最大不能超过32kJ.cm-1。

E36高强度船板钢的开发

介绍了湘钢宽厚板厂开发E36高强度船板钢的主要技术思路和工艺路线。通过合理的成分设计、钢水纯净度控制和控轧控冷工艺,得到钢质纯净、组织细化的E36级船板,使其具有优异的综合力学性能,满足了船级社的认证要求。

重稀土对E36钢SH-CCT曲线的影响

利用Gleeble3800热模拟试验机研究了重稀土对E36钢焊接CCT的影响,采用光学显微镜和维氏硬度计对不同冷却速度下试样的显微组织和硬度进行分析,试验结果表明：重稀土的添加提高了E36钢的Ac1,Ac3相变温度,试验冷却速度范围内,E36钢的组织以贝氏体为主,冷却速度为3℃/s时,组织开始转变为以粒状贝氏体为主;而添加了重稀土的E36Re钢在冷却速度为0.3～1℃/s时,组织以多边形铁素体为主,冷却速度逐渐加大时（3～60℃/s）,多边形铁素体逐渐向侧板条状铁素体及薄片状组织进行转变.

E36船用高强钢薄板激光填丝焊自适应控制模型的建立

采用YLS-10000光纤激光器对E36船用高强钢试板进行对接焊，在0．0～0．81mm间隙范围内每隔0．05mm进行一组正交试验，找到各间隙下合格焊缝所对应的焊接功率与送丝速度。采用BP神经网络对所得参数拟合，从而建立工艺模型，并通过验证性试验鉴定了模型的可靠性。

E36高强度球扁钢的静态再结晶

在热模拟试验机上利用双道次压缩方法研究了E36高强度球扁钢在不同温度下两次变形弛豫的静态再结晶行为。结果表明:E36钢在900℃以上变形时,再结晶过程较快,在30～50 s内均已完成完全再结晶;在900℃时,再结晶过程明显减慢,弛豫1 000 s再结晶体积分数还不到50%,再结晶孕育期增至40 s左右;850℃时再结晶已非常困难,弛豫4 000 s后由于奥氏体静态再结晶数量多,最终组织拉长的贝氏体晶粒较驰豫1 000 s的少,大部分是由再结晶后等轴奥氏体晶粒转变而来的细小、均匀的贝氏体晶粒,沿晶界有较多针状铁素体晶粒。

高强度球扁钢E36静态再结晶研究

利用双道次压缩的方法,研究了高强度球扁钢E36在变形间隔时间内奥氏体的软化行为。结果表明:E36钢在900℃以上变形时,再结晶软化速度较快,在30～50s内均已完成完全再结晶,在900℃时,再结晶过程明显减慢,弛豫1000s再结晶份数还不到50%,再结晶孕育期增至40s左右。为制定合理的细化晶粒轧制工艺提供实验和理论基础。

E36高强船板钢的激光焊接及微观组织研究

采用HL5000型5 kW CO2激光器对E36高强船板钢试样进行焊接。通过改变激光功率和激光扫描速度等参数,提高E36高强船板钢的焊接质量。研究结果表明:激光焊接后热影响区的硬度最高;当功率不变,扫描速度在一定范围内增加时,焊缝区组织变得愈发细小,硬度值明显增大;当扫描速度不变,功率升高时,焊缝组织愈发粗大,硬度值有所减小;激光功率为3.1 kW时得到的焊缝成形系数最小,焊缝质量更好。

热输入对E36钢SAW焊缝组织及韧性的影响

为提高建造海洋采油平台的效率、减少生产周期,进而为实际生产提供数据支持,采用3种不同热输入对海洋采油平台用E36钢进行埋弧焊焊接,通过光学显微镜(OM)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)和电子背散射衍射技术(EBSD)对焊缝微观组织及夹杂物形貌进行了观察,研究了不同热输入对焊缝组织及韧性的影响,并分析了不同热输入对焊缝夹杂物尺寸分布和成分的影响.结果表明:热输入为50 k J/cm时,焊缝金属韧性较好;随着焊接热输入的增加,焊缝的冲击韧性降低,但仍能满足性能指标,焊缝金属中夹杂物成分相差较大,有效夹杂物数量减少,焊缝金属中大角度晶界比例减少;对于E36钢,热输入为160 k J/cm时不仅能使韧性符合要求还能提高生产效率.

热连轧E36船板钢连续冷却相变行为

通过热模拟试验机模拟了20 mm E36船板钢(%:0.15C、0.38Si、1.56Mn、0.011P、0.002S、0.04Nb、0.06V、0.02Ti、0.037Als)经1 080℃和830～890℃分别以变形速率1 s^(-1)变形30%的双道次轧制及冷却过程,测得连续冷却转变曲线,并研究终轧温度和轧后冷却速度(5～25℃/s)对该钢相变和组织的影响。结果表明,随着冷却速度的增加,相变开始温度降低,珠光体的体积分数减小,贝氏体的体积分数增大;随着终轧温度的降低,相变开始温度升高;铁素体晶粒随冷却速度的增加和终轧温度的降低而细化。

E36船板钢动态再结晶行为研究

利用MMS-200热模拟试验机对E36船板钢进行单道次压缩试验,研究了试验钢在变形温度850~1100℃,应变速率为0.01~1s^(-1)条件下的动态再结晶行为。结果表明,E36船板钢在变形过程中发生了动态再结晶,且随着变形温度的升高和应变速率的降低,动态再结晶越易发生。通过计算得到的试验钢的变形激活能为373.78kJ/mol,并由此建立了试验钢的本构方程及动态再结晶临界应变模型,为试验钢热变形工艺参数的制定提供了理论支持。

E36船板钢板坯凝固组织模拟研究和应用

为改善钢厂E36钢板坯内部质量,通过ProCAST软件建立E36钢板坯凝固过程数学模型,并在此基础上采用CAFE模块对研究过热度(10~25℃)、拉速(0.70-0.85 m/min)和二冷比水量(0.30~0.39 L/kg)等不同连铸工艺参数以及加入电磁搅拌的300 mm×2070 mm铸坯凝固组织进行模拟。从模拟的结果可知,过热度每增加10℃,等轴晶区比例减少3%,随着过热度的增加,柱状晶区增大,等轴晶区减少。在二冷区安装电磁搅拌使等轴晶区增加,平均晶粒半径减小。根据模拟结果进行工艺优化,将过热度由15℃降到10℃。通过对比优化前后铸坯低倍组织,可以看出铸坯等轴晶区明显增大,中心偏析得到有效改善。

海洋平台用E36钢焊接工艺评定

研究了海洋平台常用E36高强钢的焊接工艺,对焊接后的试件进行了拉伸、弯曲、缺口冲击和表面硬度等力学性能试验,采用X射线衍射法对焊缝的焊后残余应力分布进行测试,得到了焊缝及附近区域的残余应力分布规律。试验结果表明,接头各项性能满足AWSD1.1标准的相关要求,制订的焊接工艺切实可行。

高压撞击下E36船用钢的动态响应研究

针对船用钢材料在超高应变率下的动态响应机制及变形强化机理尚不明确的技术基础问题,通过一维平板撞击试验测得了10,20及30 GPa撞击压力下E36船用钢的自由表面速率−时间曲线,计算得到了E36船用钢的Hugoniot弹性极限和层裂强度,利用ANSYS软件模拟了不同撞击压力下的温度场;并采用SEM、TEM等技术研究了E36船用钢在高压撞击下的损伤演化规律和变形强化机理.试验结果表明:不同撞击压力下材料均发生了层裂,毁伤机理为微孔和微裂纹形核、长大和聚合;随着撞击压力的增加,E36船用钢的Hugoniot弹性极限变化不大,层裂强度逐渐增加,相变强化、位错强化和孪晶强化是E36船用钢在高压、高应变率下的主要强化机制.

船用E36钢的动态力学行为及本构关系

为了得到船用E36钢的动态力学性能及本构关系,本文运用静态试验机及分离式Hopkinson压杆加载装置,在应变率为0.000 33~2330 s-1范围内得到了准静态拉伸及动态压缩条件下的应力应变曲线,同时对Cowper-Symonds材料模型进行了修正,得到了两种形式的本构关系,并讨论了模型的适用性。结果表明:船用E36钢具有明显的应变率强化效应和非线性应变硬化效应;两种动态本构关系可以描述材料在冲击荷载下的力学性能,但应用范围不同。

E36-T板坯高温塑性的研究

应用Gleeble-3800热模拟试验机对E36-T板坯在700～1050℃温度区间进行了拉伸试验,绘出温度与断面收缩率的关系曲线,得出700～920℃为脆性区,因此矫直温度应避开此区间。利用扫描电镜断口观察和金相分析,确定不同温度区间塑性降低的原因。

大热输入焊接高强度低合金钢热影响区的晶粒细化

研究了焊接热输入为110 kJ／cm三丝埋弧自动焊E36高强度低合金钢热影响区的晶粒细化行为；用自动图像分析仪测量了焊接热影响区诱导晶内铁素体形核夹杂物的大小、分布；用透射电镜观察了具有自细化行为晶内铁素体的形貌。结果表明，焊接热输人为110 kJ／cm三丝埋弧自动焊，焊接热输入对热影响区夹杂物的直径大小、分布几乎没有影响。E36高强度低合金钢中加入微量的Ti，能形成直径为0．2～0．8μm的MnO，TiO，SiO2，Al2O3与MnS组成的氧硫复合物。大热输入焊接时，氧硫复合物诱导热影响区的晶内铁素体形核，并促进晶内铁素体的感生形核，晶内铁素体及其感生晶内铁素体使热影响区粗晶区的晶粒细化，确保焊接热影响区粗晶区的强度与韧性不降低。