Mo对690MPa低合金高强钢熔敷金属力学性能的影响

焊接效率是海洋平台及船体建造的关键,不预热焊接能够显著提高焊接施工效率、降低建造成本。文中采用焊条电弧焊在不预热条件下制备了2种Mo含量不同690 MPa低合金高强钢熔敷金属,对其组织和性能之间的关系进行了分析。研究发现,Mo元素对熔敷金属微观组织、相变过程、塑性及强韧性具有显著影响。在成分体系0.02%~0.03%C,4.4%~4.5%(Mn+Cr+Ni),0.23%~0.61%Mo条件下,通过Mo元素调控获得细化、良好塑性、高强韧性熔敷金属组织。细小、良好塑性组织在冲击过程中能够抑制裂纹萌生和扩展,显著提高了熔敷金属的低温冲击韧性。然而,组织细化与塑性提高对于韧性改善机制存在显著差异,组织细化提高了晶界密度进而阻碍裂纹扩展,塑性良好的组织抑制了裂纹萌生并阻碍其扩展。在0.03%C,4.4%(Mn+Cr+Ni),0.23%Mo成分体系及不预热焊接条件下,获得了抗拉强度742 MPa,-50℃冲击吸收能量82~114 J(平均值103 J)的熔敷金属。

直接淬火800 MPa低合金高强度钢板的开发

开发的20 mm低成本铌钛硼微合金化低碳钢板(/%:0.06C、0.40Si、1.60Mn、0.010P、0.005S、0.050Nb、0.012Ti、0.002B)的生产流程为130 t顶底复吹转炉-LF-RH-250 mm板坯连铸-4300轧机轧制-直接淬火-回火工艺。通过终轧≥900℃,以≥20℃/s冷却速度直接淬火,500℃回火,20 mm钢板抗拉强度R_m为855 MPa,屈服强度R_(p0.2)771 MPa,延长率A 16%,0℃冲击功A_(KV2) 217～238 J,-40℃A_(KV2)137～181J。该钢的回火组织为细小的贝氏体板条,宽度为0.5～1.0μm,并有较多弥散分布的30～90 nm Nb+Ti碳氮化物析出。

1100、1400 MPa级低合金高强钢SH-CCT曲线及冷裂敏感性

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪、光学显微镜(OM)与维氏硬度计等设备,对比研究了800~500℃冷却时间(t_(8/5))对1 100、1 400 MPa级试验钢粗晶热影响区组织转变和性能变化的影响规律。结果表明:当LG1100QT钢t_(8/5)<30 s、LG1400QT钢t_(8/5)<60 s时,试验钢热影响区均为细小的板条马氏体组织;随着t_(8/5)(150→300→2 000 s)延长,热影响区组织由板条马氏体→板条马氏体/贝氏体+粒状贝氏体→粒状贝氏体+铁素体+珠光体构成演化,且晶粒尺寸逐渐增大,组织粗化。在相同冷速下,LG1100QT钢组织转变均比LG1400QT钢提前,即LG1100QT钢热影响区中先开始出现贝氏体、珠光体等组织转变,这与钢中合金元素的含量有关;LG1100QT钢、LG1400QT钢热影响区硬度随t_(8/5)的延长呈下降趋势,这是由于组织构成由板条马氏体向贝氏体类及铁素体/珠光体组织演化所致。当LG1100QT钢t_(8/5)时间超过75 s时、LG1400QT钢t_(8/5)时间超过30 s时,其热影响区硬度已低于试验钢母材硬度,即热影响区出现软化现象。由冷裂敏感性评价结果可知:LG1100QT钢碳当量为0.52%、冷裂纹敏感系数为0.27%;LG1400QT钢碳当量为0.66%、冷裂纹敏感系数为0.37%,表明试验钢具有较大的淬硬倾向及冷裂纹敏感性,为获得与母材相当性能的接头,焊接时LG1100QT钢和LG1400QT钢t_(8/5)时间分别控制在75和30 s以内,并采取焊前预热和焊后热处理等工艺措施,避免产生焊接冷裂纹等缺陷。