不同稀土Ce含量对FH40钢组织与性能的影响

FH40钢作为一种高强船板钢,具有高强度和优良的低温冲击韧性,因此一直是造船领域研究的热点。制备了含不同Ce含量的FH40钢,分析了不同Ce含量对FH40钢铸态、轧态组织以及力学性能的影响。结果表明,Ce元素的加入,使得钢中诱发了针状铁素体,细化了晶粒。随着Ce含量由0%增加到0.058%时,纵向冲击功由106 J增加到154.6 J;屈服强度由427 MPa增加到475 MPa,抗拉强度由590 MPa增加到635 MPa。

中心偏析对FH40低温钢焊接组织性能的影响

利用金相(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)以及能谱(EDS)等手段研究了FH40低温钢焊接接头显微组织演变及其对低温冲击韧性的影响.结果表明,FH40低温钢母材具有优异的综合力学性能,其屈服强度为420 MPa,抗拉强度为518 MPa,-60℃夏比冲击功为162 J,而焊接接头熔合线位置及热影响区的低温韧性急剧降低至16 J.显微组织分析表明,低温钢母材为细小的多边形铁素体+珠光体组织,在心部位置珠光体组织呈带状分布.焊接热影响区的显微组织主要为针状铁素体,但是心部存在明显的马氏体带.针状铁素体硬度为229.7 HV_(0.05),比原来的多边形铁素体高约40 HV_(0.05),而马氏体的硬度为313.7 HV_(0.05),较原来的多边形铁素体高约140 HV_(0.05).EBSD结果显示在马氏体带存在较高的内应力,这是造成焊接接头低温韧性急剧下降的主要原因.EDS表明,中心偏析导致热轧低温钢母材形成C、Mn富集的珠光体带,这些C、Mn富集的珠光体带在焊接热影响作用下重新奥氏体化,并在冷却过程中转变成硬质相马氏体组织.

M(M=Mg,Zr,Mg-Zr)添加对FH40船板钢组织与力学性能影响

为揭示Mg,Zr及Mg-Zr在低合金钢中的微合金化效果,以FH40船板钢为研究对象,利用真空感应炉、450型双棍可逆轧机制备Mg,Zr及Mg-Zr处理工艺实验钢,采用SEM和OM等手段观察实验钢铸态和轧态组织,并对其力学性能进行系统测定。研究结果表明:Mg和Zr加入FH40船板钢中均减少铸态组织中珠光体体积分数,诱导针状铁素体组织的形核。同时Mg和Zr加入也细化钢轧态组织,且单独Mg加入的效果优于单独Zr和Mg-Zr复合加入的效果,当添加质量分数为0.072%Mg时,组织中铁素体晶粒度由基准钢的9.69μm细化至4.31μm。单独加入Mg钢的屈服强度和抗拉强度分别达到473 MPa和605 MPa,伸长率达到36.5%,-40℃冲击韧性达到188 J,与未添加Mg-Zr钢相比,屈服强度、抗拉强度、冲击韧性和伸长率分别提高38 MPa,70 MPa,68 J和8%。

FH40高强度船板钢再结晶行为研究

研究了变形温度及变形量对FH40高强度船板钢再结晶行为的影响规律。结果表明:试验钢变形量在20%~40%时,形变奥氏体处于部分再结晶区,温度的变化直接影响再结晶数量和晶粒尺寸。FH40高强船板钢发生完全再结晶所需的变形温度为1000℃、变形量为40%,此条件下变形下进行完全再结晶区轧制,获得细小、均匀的奥氏体晶粒。

Ce对FH40船板钢轧态组织及拉伸性能的影响

利用真空感应炉制备不同Ce含量的FH40实验钢,采用OM、SEM、TEM和EDS手段观察钢的轧态组织,并对其拉伸性能和断口形貌进行测试与分析,研究了Ce对FH40钢轧态组织以及拉伸性能的影响机制。结果表明,随着Ce含量从0增加到0.058%(质量分数,下同),钢的轧态组织得到细化,由多边形铁素体变为细小的等轴状铁素体,同时出现粒状贝氏体;含0.0273%Ce和0.058%Ce钢中分别产生了Ce-O-S+TiN和Ce-O-S复合夹杂物,并且分别诱发了4条和5条晶内针状铁表体(IAF)。含0.058%Ce实验钢的屈服强度、抗拉强度较基体钢分别提高了31、33 MPa。当Ce含量为0.0273%时实验钢的延伸率达到了22.8%。实验钢均表现为位错强化和第二相强化,基体钢中析出相主要是Nb-Ti的复合相,含0.058%Ce实验钢中主要是Nb-Ti-Ce的复合相,且更加弥散细小,位错密度更高;同时断口形貌更加均匀,韧窝由小而浅转变为大而深,使其在切应力的作用下更不易断裂,因而提高了钢材的抗拉强度。

Ce/Ce-Zr夹杂物诱导高强船板钢中针状铁素体形核行为的研究

研究了FH40高强船板钢经稀土合金化处理后夹杂物诱发铁素体的变化行为,利用扫描电子显微镜(SEM)和能量衍射谱(EDS)等手段观察分析了钢中稀土夹杂物的形貌特征以及诱发形成IAF的行为机制。研究结果表明:经Ce或Ce-Zr复合处理后,稀土复合夹杂物形状得到球化,且均能诱发针状铁素体形成;单独Ce处理形成的Al-Ce-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为可用贫Mn区机制和惰性基底机理解释,而Ce-Zr复合处理形成的CeZr-O+MnS夹杂物诱导针状铁素体行为只能用贫锰区机制解释。