700MPa级钢显微组织对力学与使用性能的影响

Nb、Ti、V微合金钢常常因轧制工艺的不同而导致其力学性能截然不同。对在工业生产中力学性能出现显著差异的700 MPa级微合金钢的微观结构,采用光学金相、扫描电镜、透射电镜和物理化学相分析进行研究。结果表明:因轧后冷却速率的不同而形成的铁素体+少量珠光体、准多边形铁素体、准多边形铁素体+部分贝氏体三类组织,其力学性能特征分别表现为:屈服强度低、抗拉强度低、冲击功高、断后伸长率高;屈服强度高、抗拉强度高、冲击功适中、断后伸长率适中;屈服强度低、抗拉强度高、冲击功低、断后伸长率低。第二相粒子(Ti,Nb,V)C的析出量及其尺寸分布的不同,以及铁素体晶粒尺寸差异是产生强度差异显著的主要原因,而较多大尺寸不规则状M/A岛的形成是该钢种冲击功明显下降的关键因素。

980MPa级钢配套焊丝电弧形态和熔滴过渡试验分析

利用激光为背景光的成像系统,摄取电弧形态和熔滴过渡的高速图像,试验了新研制的屈服强度为980MPa级钢配套的两种焊丝电弧形态和熔滴过渡形式.试验在典型焊接参数条件下,采用不同配比的氩、氦混合保护气体MIG焊接方法,对所研制的焊丝与普通焊丝H08Mn2SiA进行了电弧形态和熔滴过渡对比试验.结果表明,所研制的焊丝不仅其熔敷金属力学性能满足要求,而且熔滴过渡性能也优于常用的普通焊丝,为所研制焊丝的焊接工艺性能和实际应用奠定了试验基础.

410 MPa级钢制无缝压力管高温拉伸测试结果异常原因分析

410 MPa级钢制无缝压力管在高温拉伸测试中出现了结果异常现象,具体表现为随着试验温度的升高,材料的屈服强度先升高后下降,与此同时,材料的抗拉强度随试验温度的变化也表现出相似的变化规律,且两者分别在150,200℃时达到最大。通过多种检验手段对无缝压力管的微观组织变化进行了研究,发现所述试验现象是试验温度与晶粒尺寸综合作用的结果。

焊接热输入对690 MPa级HSLA钢焊缝金属组织与力学性能的影响

采用自研直径4.0 mm的焊条对厚度为27 mm的690 MPa级HSLA钢进行不预热焊接,研究了焊接热输入对焊缝金属组织和性能的影响及强韧化机理.结果表明,焊接热输入由13 kJ/cm提高至19 kJ/cm对焊缝金属组织结构及其强韧性产生了显著影响,对接接头抗拉强度、硬度呈现降低趋势,焊缝金属−50℃冲击吸收能量呈现先升高后降低趋势.16 kJ/cm热输入条件下获得了良好的强韧性,对接接头抗拉强度为828 MPa,焊缝中心−50℃冲击吸收能量为71~90 J,均值为80 J.13 kJ/cm及19 kJ/cm热输入条件下焊缝金属强韧性较低,前者与焊缝金属中板条贝氏体及侧板条铁素体形成有关,后者与其中粗大的M-A组元形成相关.热输入16 kJ/cm条件下,充分形成了塑性良好的针状铁素体组织,针状铁素体和贝氏体呈交织分布,同时,细小弥散分布的M-A组元并未对其韧性产生显著的负面作用,焊缝金属获得了良好的强韧性配合.

440MPa级HSLA钢焊缝低温韧性分析

采用自制的2种实心焊丝对440 MPa级HSLA钢进行了对接MAG焊(80%Ar+20%CO_(2)),通过对比分析2种焊缝的显微组织和夹杂物尺寸及成分,对2种焊缝低温韧性出现显著差异的原因进行了阐释。结果表明,J1焊丝的焊缝由针状铁素体、侧板条铁素体、先共析铁素体和M-A组元组成,而J2焊丝的焊缝由针状铁素体和M-A组元组成;2种焊丝的焊缝中夹杂物的粒径分布、尺寸、数量和成分差异小,不是导致2种焊缝低温韧性出现显著差异的主要原因;与J1焊丝的焊缝相比,J2焊丝的焊缝中针状铁素体含量升高、M-A组元含量降低、条状和块状M-A组元占比降低,是导致其低温韧性显著优于J1焊丝的主要原因。

1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢异种接头组织性能研究

通过采用MAG熔焊方法并选择合适的高强钢焊丝,进行1700 MPa级超高强钢和Q550D高强钢板的异种焊接,得出了最佳焊接工艺参数,并对焊接机头进行了组织及力学性能试验。结果表明,异种焊缝组织主要由羽毛状的下贝氏体组成,在焊态焊缝组织中没有发现马氏体组织;而在1700 MPa级超高强钢的熔合线附近一侧,发现大量沿熔合线垂直生长的板条马氏体组织;力学性能测试表明,焊接接头性能满足生产使用要求,为超高强钢的应用提供了试验依据。

700 MPa级磁轭钢疲劳断裂行为表征与断裂评定

对太钢生产的700 MPa级磁轭钢材料疲劳断裂过程进行了表征,采用ABAQUS软件模拟单次循环下试样的应力和应变场分布,同时采用红外热像仪对其疲劳过程的温度变化进行了监控,探究了疲劳过程中的变形行为,通过分析疲劳过程中700 MPa级磁轭钢表面温度演变规律,对疲劳极限进行了快速评定。结果表明,700 MPa级磁轭钢在疲劳过程中应力、应变均集中于标距处,其疲劳过程中的棘轮应变与温度演变规律相似,均分为3个阶段:初始升高阶段、平稳阶段以及最后断裂再次升高阶段。各循环应力下材料表面温度变化规律相同,并随着应力幅值增加,温度变化值增大。根据温度-应力变化关系得到700 MPa级磁轭钢材料的疲劳极限为309 MPa,与疲劳实验误差6%。

热输入对船用440 MPa级低合金高强度钢焊缝组织及性能的影响

研制了一种Mn-Si-Ni-Cr系实心焊丝,用于新型船用440 MPa级低合金高强度(HSLA)钢焊接,采用热输入11.5,16.5和21.5 kJ/cm对该钢材进行了熔化极活性气体保护电弧焊,并使用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等设备重点研究了热输入对焊缝组织及性能的影响.结果表明,随着热输入的增大,焊缝组织先以粒状贝氏体和板条贝氏体为主转变为以针状铁素体为主,再转变为以针状铁素体、侧板条铁素体和先共析铁素体为主,而且焊缝中M-A组元含量、直径大于1μm的夹杂物占比和夹杂物的平均直径均逐渐增大;随着热输入的增大,焊缝硬度不断减小,焊缝、熔合线和熔合线+2 mm处的冲击韧性均先增大后减小,同时焊缝的耐腐蚀性能也先增大后减小;3种焊接接头的板拉伸弯曲试样均在母材处断裂,弯曲试样均完好.

1400 MPa级超高强钢SH-CCT曲线及其热影响区组织和性能

采用Formastor-FⅡ全自动相变仪,结合光学显微镜(OM)和维氏硬度测试,研究不同冷却速率对1400 MPa级超高强钢焊接热影响区(HAZ)粗晶区组织转变和性能的影响规律,绘制焊接连续冷却转变曲线(SH-CCT),结合焊接工艺试验,采用公式法确定最佳焊接工艺参数.结果表明,1400 MPa级超高强钢马氏体临界转变冷却速率约为5℃/s,当冷却速率大于5℃/s时,热影响区粗晶区组织为单一板条马氏体,硬度值为487~509 HV5,冷却速率小于5℃/s时,粗晶区组织中出现中高温相变产物,即板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体等组织,硬度值下降为487~260 HV5,同时组织中还出现M-A组元,其含量随冷却速率降低先增加后减少,形态也由弥散颗粒状变为断续长条状或块状分布;厚度8 mm的1400 MPa级超高强钢焊接时,热输入控制在20 kJ/cm以内,粗晶区组织为板条马氏体,硬度维持在500 HV5左右,粗晶区不发生软化现象,满足工程使用要求.

组织特征对980 MPa级先进超高强钢成形性能和拉伸行为的影响

以CP980钢、DP980钢、QP980钢为研究对象,采用单轴拉伸试验并结合数字图像相关技术,研究了组织特征对980 MPa级先进超高强钢单轴拉伸行为以及全局、局部成形性的影响。结果表明:QP980钢由马氏体、铁素体、残余奥氏体组织组成,在均匀变形阶段奥氏体相变产生的相变诱导塑性效应使该钢具有最优的全局成形性,但是新生马氏体相与其他相的硬度差较大,导致其局部成形性最差并形成准解理断裂;DP980钢由铁素体和马氏体组织组成,其强化机制以马氏体硬相强化和铁素体位错强化为主,全局成形性居中,同时因铁素体和马氏体之间具有一定的协调变形能力,其局部成形性较好,断裂形式主要为韧性断裂;CP980钢为铁素体、贝氏体、马氏体的多相组织,各相硬度差小,协调变形能力较强,局部成形性最好,断裂形式为韧性断裂。

550MPa级高强度高延性汽车方管用钢的显微组织与力学性能

开发了一种550 MPa级高强度高延性汽车方管用钢,研究了其热轧带钢及方管平面、圆角、焊缝处的显微组织及力学性能。结果表明:热轧带钢的显微组织由均匀细小的铁素体与少量珠光体组成,基体中析出较多尺寸在1~110nm的(Nb,Ti)C相;方管平面与圆角部位显微组织与热轧态的基本相同;制管后钢中位错密度增加,晶界及第二相处发生位错塞积,圆角部位形成了位错墙与位错胞;制管后该钢发生加工硬化,方管平面、圆角、焊缝处的屈服强度、抗拉强度与屈强比依次增加,断后伸长率依次下降,焊缝处塑韧性相对较差。

700MPa级超高强度汽车大梁用钢研究与开发

根据超高强度汽车大梁钢的特点和要求,介绍了莱钢开发700MPa级大梁钢的Nb-Ti微合金化成分设计及控轧控冷技术,以及该钢的组织形态和析出相分布与形貌。经检测,产品的力学性能和成型性能良好,均满足制造汽车大梁的要求。

高韧性420MPa级桥梁钢开发及强化机制分析

通过优化合金成分、改进控轧控冷工艺等手段,成功开发出屈服强度在480~530 MPa,抗拉强度在560~630 MPa,延伸率在21%~25%,-20℃冲击功全部在200 J以上的Q420桥梁钢.对透射电镜下的析出相及金相显微组织中的晶粒尺寸进行相关统计计算,得到各类强化贡献量数值,并对Q420桥梁钢的强化机制进行了分析.分析结果表明:在新开发的Q420桥梁钢中析出强化贡献量占全部强度的10%以下,而固溶强化量及细晶强化量分别占全部强度的54%及36%,因此确认420 MPa级桥梁钢的强化机制以固溶强化、细晶强化为主.

400 MPa级超级钢专用焊条

焊缝金属的强韧化是超级钢焊接中的一个技术难题,要实现焊缝的强韧化,并避免冷裂纹,需开发与母材性能相匹配的焊接材料。对400 MPa级超级钢主要通过合金化控制焊缝组织使其获得针状铁素体即可获得理想的强韧性。通过大量工艺试验研究,结合400 MPa级超级钢的组织性能特点,研制开发了一种400 MPa级超级钢专用焊条。检测结果表明,该种焊条形成的焊缝金属组织为细小针状铁素体,焊缝金属屈服强度为435 MPa,抗拉强度为612 MPa,冲击吸收功为148J,其组织和性能同400 MPa级超级钢能很好的相匹配,达到了预期目的。

600MPa级Nb-Ti微合金高强度钢的开发

开发的Nb-Ti微合金高强钢(/%:0.04C、0.34Si、1.40Mn、0.010P、0.004S、0.098Nb、0.020Ti、0.045Al、0.002 5N)由真空感应炉冶炼、50 kg钢锭40 mm锻造板坯经试验室单架轧机于1 200℃7道次轧制成10mm板,末道次压缩比≥15%,终轧温度880℃,喷水冷却至600℃,置于热处理炉600℃30 min,炉冷至室温,分别模拟层流冷却和卷取工艺。该钢经Gleeble 3500热模拟机试验得出,高温低塑性区为650～800℃和≥1 300℃。力学性能试验结果为下屈服强度R_(el)625～640 MPa,抗拉强度R_m705～710 MPa,伸长率18.0%～19.5%。所开发的钢具有碳当量低,焊接性能好,成本低等特点。

不同焊接方法下440 MPa级海洋工程用钢焊接接头组织和力学性能研究

使用CO2气体保护焊和手工电弧焊对16 mm厚的440 MPa级海洋工程用钢板进行了对接试验,对比了两种焊接方法下焊接接头的组织和力学性能。结果表明,CO2气体保护焊焊缝组织主要为针状铁素体、侧板条铁素体和少量残余奥氏体,而手工电弧焊的焊缝组织主要为针状铁素体、粒状贝氏体以及少量残余奥氏体,两者热影响区粗晶区组织均为板条结构;气体保护焊焊缝的硬度低于手工焊的,且其接头硬度分布更不均匀;相对于手工电弧焊,气体保护焊焊缝强度较高,塑性较差,-40℃下的冲击功远低于手工电弧焊的;两者冲击断口均为准解理断口形貌,但手工焊断口有许多延性脊,改善了韧性。

690 MPa级海洋平台用钢焊缝夹杂物对熔敷金属低温韧性影响的分析

针对690 MPa级海洋平台用钢应用编号为690-1,690—2两种手工电弧焊条进行焊接,对夹杂物的图像进行采集,测定夹杂物的体积分数及尺寸分布,分析夹杂物的化学成分,并测试焊接接头的低温力学性能。结果表明:采用两种焊条焊接的690 MPa级海洋平台用钢熔敷金属低温力学性能均符合要求,且两种熔敷金属中夹杂物主要由复合氧化物组成,其中690—2中含有塑性夹杂物MnS,夹杂物密度小,平均间距大。690—2熔敷金属的σ_s为720 MPa,与690 MPa级海洋平台用钢的屈服强度匹配良好,且冲击吸收能量为63 J,较690—1有更好的低温韧性。

回火温度对1000 MPa级超高强钢的组织与力学性能的影响

采用回火试验模拟1000 MPa级超高强钢热轧生产过程中卷取后的冷却过程,利用OM、SEM和电子拉伸试验机等,研究了回火温度对1000 MPa级超高强钢的组织和力学性能的影响。研究结果表明,回火温度大于150℃,试验钢连续屈服特征消失并出现明显的屈服平台;350℃为该试验钢临界回火温度,低于350℃回火可以显著提高试验钢的屈服强度和屈强比;试验钢马氏体组织的分解随着回火温度的升高而加剧、从而导致碳化物析出相含量增加,并且逐渐球化演变成颗粒状。

500MPa级热镀锌双相钢力学性能控制研究

通过计算不同C含量条件下奥氏体化比例与退火温度的变化关系,得出适合于镀锌DP500产品的C含量范围,之后利用Jmat软件模拟计算在不同冷速条件下过冷奥氏体的CCT转变曲线,发现贝氏体转变温度在540℃,因此运用合理的退火工艺可避免贝氏体转变。应用连续退火模拟试验机研究不同两相区退火温度条件下500 Ma级热镀锌双相钢的组织和性能变化规律,发现:随着退火温度升高屈服强度、抗拉强度逐渐升高,温度在790℃-800℃范围内性能较为稳定,退火温度继续升高,屈服强度、抗拉强度又继续升高的规律。由此可确定C含量在0.08%适合生产镀锌DP500,退火温度为790℃-800℃较为合适,同时匹配合理的冷却工艺可得到性能良好的产品。

800 MPa级超级细晶粒钢点焊接头组织与性能

以驰豫-析出-控制相变工艺生产的800 MPa超细组织钢为研究对象,采用合理规范进行点焊。观察点焊接头的宏观形貌和显微组织,分析显微组织在焊接热循环作用下的转变规律;测量点焊接头的硬度分布曲线。结果表明,点焊接头焊接质量良好,没有焊接缺陷,能够满足实际生产需要;由于焊接热循环作用,点焊接头晶粒长大不可避免,焊接接头中包含了低碳马氏体、贝氏体、铁素体等组织;点焊接头的硬度高于母材组织,基本不存在软化现象。