碳素合金钢Q345B焊接接头组织与性能研究

采用焊条电弧焊、氩弧焊、CO_(2)焊对Q345B试样进行焊接试验,研究不同焊接方法、焊接电流和热处理方式,对焊接接头焊缝区、热影响区的微观组织和性能的影响。实验结果表明,在相同焊接电流条件下,氩弧焊焊接获得的焊接接头焊缝区、热影响区组织成分最为均匀;采用180 A焊接电流的氩弧焊焊接接头组织晶粒细化和均匀度,比采用130 A、220A焊接电流的好;正火后的焊条电弧焊焊接接头组织有明显细化的倾向,而氩弧焊焊接接头组织均匀度明显降低,CO_(2)焊焊接接头组织均匀度也有所下降;退火后的焊条电弧焊和CO_(2)焊焊接接头组织均有均匀细化的趋势,氩弧焊焊接接头焊缝区、热影响区组织的组织变化不明显。焊缝硬度方面,相同焊接电流情况下,氩弧焊焊接接头焊缝区的硬度最大,焊条电弧焊焊接接头焊缝区的硬度最小;焊条电弧焊、CO_(2)焊焊接接头经过正火、退火后的焊缝区组织硬度,均比热处理前的要小,且正火后的硬度比退火的硬度要大,三种焊接接头经过调质处理后焊缝区的硬度均比热处理前的硬度小。

TA2+Q345B轧制复合板覆层腐蚀特性研究

钛/钢轧制复合板因其优异的耐蚀性和结构性能而广泛应用于化工、海事等领域。因复合板轧制工艺需兼顾钛/钢两者特性而与单一材质的传统生产工艺有所差别,且在冶金结合界面处元素互扩散是否对覆层TA2组织及腐蚀性能产生影响待研究。通过组织观察、能谱测试和电化学腐蚀试验,研究了界面元素互扩散对覆层TA2组织及腐蚀性能的影响。结果表明:冶金结合界面处元素的互扩散距离仅为8~10μm,不足以影响整个覆层组织;覆层TA2耐腐蚀膜成膜初期存在反复腐蚀,但随着静置时间延长而逐渐稳定,不再发生腐蚀。

高温劣化方式对特种设备用Q345B钢宏观力学性能的影响

为了探究高温劣化后特种设备用钢的服役性能变化规律,本文以特种设备用Q345B钢为研究对象,采用高温空冷和水冷两种劣化方式,基于微观组织与断口观测结果和拉伸性能测试结果,研究了两种高温劣化方式对其抗拉性能和失效模式的影响规律。实验结果表明:当劣化温度低于700℃时,高温劣化方式对材料的抗拉性能影响较小,而当劣化温度超过700℃时,劣化处理对材料抗拉性能的影响增强,且空冷劣化的影响更为显著;与母材强度相比,劣化温度为1000℃时,空冷劣化和水冷劣化下材料抗拉强度的变化幅值分别为-18.71%和+100.96%,屈服强度则分别为-36.57%和+101.60%;劣化温度超过800℃后,空冷劣化下断口韧窝数量增加,韧性特征显著,而水冷劣化下断口则较为平整,呈现出典型的脆性特征。基于本文实验结果,提出了高温空冷和水冷劣化作用下材料的强度变化因子,建立了强度变化因子与劣化温度关系模型,并利用该模型对不同温度条件下材料的强度变化进行了预测,预测结果与实验值的偏差在5%以内。

Q235B和Q345B热轧板结疤成因及控制措施分析

内容导读采用光学显微镜和扫描电镜对结疤试样进行了分析,结果表明结疤缺口处均存在氧化现象,裂纹两侧有脱碳层,部分缺陷处有未与板面贯通的孔洞,因此判定钢板结疤是由坯料带入下道工序。由于结疤成因与连铸工艺有直接的关系,对钢水中碳含量、结晶器进水温度、保护渣性能、钢水过热度、拉速、扇形段辊缝误差及接弧误差等参数与钢板结疤之间的关系进行了分析,指出改善初生坯壳厚度均匀性、提高设备精度是降低钢板结疤指数的关键,并提出了避免结疤产生的相关工艺技术措施。

应变率和应力三轴度对Q345B钢动态力学性能的影响研究

Q345B钢是工程结构中广泛使用的低合金钢,其动态力学性能包括动态本构和动态破坏判据对于军民用钢结构的抗爆设计具有非常实用的价值。本文分别运用MTS准静态材料试验机、Instron高速材料试验机以及Hopkinson拉杆,对Q345B钢试件进行了不同应变率的单向拉伸试验;运用电子万能试验机和电子扭转试验机对Q345B钢进行了不同初始应力三轴度的试验。根据试验结果,基于Cowper-Symonds(CS)和Johnson-Cook(JC)模型修正得到了适用于Q345B钢的本构模型。利用ABAQUS/Standard对各应力三轴度试验过程进行了模拟,确定了断裂应变与应力三轴的关系,并修正得到考虑单元尺寸影响的JC失效模型。本文的研究结果可为Q345B钢结构抗冲击设计与评估提供模型和应用方法。

补焊道次对Q345B低合金钢焊接接头疲劳性能的影响

通过脉动拉伸试验研究了补焊道次对Q345B低合金钢焊接接头疲劳性能的影响。结果表明:与未补焊的接头相比,一次补焊后焊接接头的中值疲劳强度值略有下降(差4.6 MPa);二次补焊和一次补焊的中值疲劳强度基本相当,仅差0.7 MPa;疲劳裂纹启裂区和扩展区具有典型的疲劳断裂特征,终断区形貌为准解理和少量浅韧窝。

Q345B钢动态再结晶动力学模型研究

在Gleeble 1500热模拟机上进行Q345B钢单道次压缩变形实验,得到其真应力-真应变曲线,结合加工硬化率曲线,确定了Q345B钢动态再结晶临界应变εC、峰值应变εP和稳态应变εS。根据实验结果得到Zener-Hollomon方程和动态再结晶状态图,利用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程法得到再结晶体积分数实际值,采用3种不同的再结晶体积分数预报模型对实验数据进行回归,并对再结晶体积分数实测值和预报值进行对比。结果表明,Epsilon-S/Epsilon-C模型精度最高,Epsilon-S模型精度次之,Epsilon-P模型精度最差。

Nb微合金化Q345B热轧钢板退火工艺研究

对Q345B热轧板进行了退火处理，研究其在不同退火条件下的组织及力学性能演变规律。结果表明，退火温度在550℃左右时，铁素体发生再结晶，同时珠光体中开始分解出保留珠光体分布规律与特征的渗碳体组织；温度在600℃左右时完成再结晶。随着退火温度的升高，Q345B钢的抗拉强度和屈服强度逐渐降低，在500-640℃温度区间内，强度降低速度较快，伸长率则随着退火温度的升高逐渐增大。继续增大退火温度时，力学性能变化较小。

TMCP技术在Q345B低合金化生产中的应用

采用TMCP控轧控冷技术,用普碳钢成分生产出了Q345B高强度热轧带钢。生产中通过调整中间坯厚度与成品厚度之比,同时控制终轧温度和卷取温度,将铁素体晶粒细化和珠光体相变强化相结合,得到了高强高韧性热轧钢板。钢板冷成型性和焊接性良好,实现了Q345B的合金减量化生产。

Q345B铌微合金钢的Johnson-Cook本构方程研究

采用热模拟试验机对Q345B铌微合金钢进行热压缩试验,根据试验结果,充分考虑热变形应变速率和变形温度对流变应力的影响,并在Johnson-Cook本构方程的基础上,对Q345B铌微合金钢的Johnson-Cook本构方程中的参数进行标定,方程预测表明流变应力与试验值一致,应力变化趋势相同。在此基础上建立三维有限元压缩模型,有限元模拟结果显示,计算的压缩应力应变曲线与实验测定曲线一致,表明了本构方程在有限元计算中的有效性和可行性,这可为其他模拟轧制计算提供材料的流变应力模型。

Q345B连铸坯表面夹渣缺陷的形成原因及控制

描述了Q345B铸坯表面夹渣缺陷的宏观形貌,并通过扫描电镜及能谱仪对缺陷形貌进行观察和能谱分析。结果表明,缺陷内主要为氧化铁皮并含有保护渣成分。分析了铸坯表面夹渣缺陷的形成原因主要有以下4个方面:浸入式水口设计不合理引起的结晶器液面波动卷渣、结晶器内弯月面受冲击夹渣、保护渣成分不均匀引起的分熔现象及结晶器振动负滑脱时间长导致的下渣不均匀。并提出优化措施:1)优化浸入式水口的结构,将侧孔角度为25°减小至18°;2)改善结晶器流场,板间的氩气流量由原来的5 L/min减少至3 L/min以下,SEN的插入深度控制在90~130 mm;3)优化保护渣成分和性能,将保护渣熔点由原来的1 050℃提高至1 150℃,碱度大于1,黏度0.12~0.2 Pa·s,降低了保护渣的消耗;4)调整结晶器振动参数,使负滑脱时间由原来的0.207 s减至0.165 s。22炉的现场试验结果表明,优化后的工艺由于铸坯缺陷引起的中厚板表面裂纹发生率控制在1%以下,并实现了铸坯、中厚板表面质量的稳定控制。

CSP流程生产Q345B钢带的机械性能和强化因素分析

通过定量金相和产品力学性能统计分析了CSP工艺（71mm铸坯）和常规工艺（250mm铸坯）生产的Q345B钢2．0～12．7mm板卷组织和晶粒特征、屈强比（YS—UTS）和延伸率。结果表明，CSP工艺生产的板卷的晶粒尺寸为7．03～8．78μm，晶粒度级别11．5～12．0，平均屈强比为0．77，延伸率为27．8％，较常规工艺生产的板卷高（分别为8．79～8．95μm，10．0～10．5,0．72和25．0％）。计算结果表明。

稀土Nd对Q345B钢微观组织及腐蚀性能的影响

通过金相组织观察、周期浸泡试验、腐蚀交流阻抗谱测量等方法研究了稀土Nd对Q345B钢组织及腐蚀性能的影响。结果表明:稀土元素Nd使Q345B钢的组织细化、均匀;添加适量的稀土Nd可有效提高Q345B钢的抗腐蚀能力。

Q345B钢拉伸分层机理分析

对Q345B带卷成分、过热度和中心偏析进行统计分析,并采用光学显微镜、扫描电镜和能谱分析对其拉伸后产生分层机理进行研究。结果表明,Q345B钢在连铸过程中产生的中心偏析,特别是Mn元素偏析,会导致中心MnS等夹杂物的聚集,从而在轧制过程中形成带宽较大、带间距较近的带状组织;这种带状组织在带卷拉伸时,因局部力学性能差异过大而出现拉伸分层缺陷;拉伸后,分层带卷带状组织密度ρa为62 700μm/mm2,未分层带卷带状组织密度ρb为650μm/mm2,分层带卷带状密度是未分层带卷带状密度的96倍;如果Q345B钢中心存在带宽较大、带间距较近带状组织时,就会出现拉伸分层现象。

低成本钛微合金化Q345B钢组织性能的研究

通过采用低锰（w（Mn）=0.6%-0.8%）钛微合金化（w（Ti）=0.045%-0.060%）的成分体系以及控轧控冷工艺,成功试制出低成本钛微合金化Q345B带钢。结果表明：不同厚度规格带钢的屈服强度为413-468 MPa,抗拉强度为571-595 MPa,伸长率为25.3%-27.9%,常温冲击功为105-134J,冷弯性能合格,均满足国标要求。Ti的析出物有尺寸大小为50-100nm的方形TiN粒子和尺寸小于10nm的球形纳米TiC粒子,充分发挥了Ti的细晶强化和沉淀强化效果。

Q345B厚钢板对接接头显微组织分析及力学性能测试

为评价Q345B厚钢板焊接接头的力学性能,使用MAG焊和埋弧焊工艺对67 mm厚的试板进行焊接,并对焊接接头各区域进行金相组织分析及力学性能测试,包含拉伸、弯曲、常温冲击和低温冲击测试。结果表明,焊接工艺得到的焊接接头成形良好,缺陷较少,其中埋弧焊焊缝呈现粗大的柱状晶,为先共析铁素体和针状铁素体,MAG焊焊缝为先共析铁素体和针状珠光体,埋弧焊层间组织晶粒较均匀,为片状珠光体及铁素体;焊接接头屈服强度平均值为349 MPa,抗拉强度平均值为440 MPa,断后伸长率平均为29.3%;弯曲角90°时,不同位置的弯曲试样均未出现裂纹;除存在气孔的试样外,常温冲击吸收功大于100 J,低温冲击吸收能量大于65 J。总体来看,该工艺得到的焊接接头力学性能良好,能够满足技术要求。

Q345B钢板折弯开裂原因分析及改进措施

针对Q345B钢卷板开平后在折弯过程中出现的开裂现象,对缺陷部位材料进行了金相、化学成分和力学性能的对比分析。分析认为MnS夹杂及带状组织是产生开裂的直接原因,通过优化成分,改进工艺,改善其性能指标,取得了良好效果。

Q345B稀土铸钢在第三类脆性塑性谷底区组织变化规律的研究

以含稀土Ce的Q345B连铸钢坯为研究对象，采用Gleeble-1500D热模拟试验机模拟第三类脆性区，研究实验钢的最低塑形谷底。结果表明：含稀土Ce的Q345B钢，随拉伸温度的升高，抗拉强度降低。含0．0091％Ce的Q345B钢在第三类脆性温度区（600-900℃），在800℃出现塑形谷底。经金相显微组织分析，奥氏体晶界上薄膜状先共析铁素体不是造成热塑性较差的主要原因。

Q345B微合金钢的高温变形行为

利用Gleeble-1500D热模拟试验机对V,Ti,Nb微合金化Q345B低合金高强度结构钢(HSLA)进行了高温单道次压缩实验.测量了不同变形温度和变形速率下该钢的变形行为,分析了各变形参数对该钢动态再结晶和变形抗力的影响,得出动态再结晶激活能为451.47 kJ.mol-1,并且得出峰值应力和峰值应变都与lnZ之间的关系近似于直线.

Q345B钢轧后拉伸分层试样的显微组织研究

利用金相检验,扫描电镜,能谱分析以及元素分布原位分析等手段,研究了Q345B钢轧后拉伸试样中的夹杂物和显微组织,寻求产生拉伸分层的原因。结果表明,Q345B钢连铸坯中主要微合金元素C、Mn、Nb等的偏析,造成轧后试样中存在大量的长条状MnS夹杂物,块状铌、钛的碳化物和条带状马氏体组织,致使局部力学性能差异过大,容易在缺陷集中分布的显微组织层面上产生开裂和分层。