合金元素和轧制工艺对低碳贝氏体耐候钢组织和力学性能影响

论文摘要

海洋工程用结构钢由于受到海水腐蚀和海洋大气腐蚀,钢结构的使用寿命受到极大损害。鉴于CuP元素能够明显改善钢的耐大气腐蚀和海水腐蚀性,本文研究材料为一种添加CuP元素的低碳贝氏体耐候钢,主要研究成分、控制轧制终轧温度以及550℃回火处理对低碳贝氏体耐候钢的组织和性能影响,并论述了低碳贝氏体钢的强韧化机理。具体研究内容分为CuP合金化实验钢组和Mo元素合金化的含CuP实验钢组经高温终轧和低温终轧对组织性能的影响,并对Mo合金化实验钢组进行550℃回火工艺处理,现得出以下结果：1.CuP合金化实验钢组均获得以粒状贝氏体为主的组织,并具有较高的强度和冲击性能,满足500MPa级耐候钢的力学性能要求。Cu-P合金化显著增加低碳贝氏体钢强度,同时,略降低冲击韧性,但随着终轧温度的降低,低温冲击韧性明显提高。2.随着终轧温度的降低,CuP合金化实验钢的组织得到细化,M/A岛由大块尖角状转变为小颗粒圆角状,体积分数也明显减少,进而降低了裂纹扩展能力,提高了钢的韧性。M/A岛在塑性变形过程中具有很强的与基体协调变形性,同时,应力诱发残余奥氏体相变对提高加工硬化性有所贡献,提高了塑性和韧性。3.在奥氏体相区轧制过程中,应力诱发Nb（CN）粒子在位错上弥散析出,对稳定位错结构,推迟回复过程,弥散强化发挥重要作用。4.添加Mo元素的实验钢强度得到显著提高。终轧温度与CuP合金化实验钢组所得到的规律相同,低温850℃终轧轧制获得的实验钢力学性能较为优异。5.经550℃回火处理后塑性Mo合金化实验钢组均得到改善,但降低了抗拉强度,Mo合金化实验钢的抗拉强度降幅较小,Mo提高了实验钢的回火稳定性。回火后实验钢M/A岛组织发生分解,有碳化物析出,同时出现了准多边形铁素体。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 国内外耐候钢的发展概况
• 1.2 低碳贝氏体型耐候钢的发展现状
• 1.3 低碳贝氏体钢的基本类型
• 1.4 低碳贝氏体耐候钢中合金元素的作用
• 1.4.1 微合金元素Cu的作用
• 1.4.2 微合金元素P的作用
• 1.4.3 微合金元素Mo的作用
• 1.4.4 其它合金元素的作用
• 1.5 控制轧制和控制冷却工艺
• 1.5.1 控制轧制技术
• 1.5.2 控制冷却技术
• 1.5.3 NG-TMCP技术
• 1.6 本课题研究的目的和内容
• 第2章 CuP合金化低碳贝氏体耐候钢热轧态组织强韧化机理分析
• 2.1 实验材料和实验方案
• 2.1.1 实验材料和设备
• 2.1.2 实验室轧制工艺
• 2.1.3 力学性能实验
• 2.1.4 显微组织观察实验
• 2.2 实验结果与分析
• 2.2.1 实验钢室温拉伸性能
• 2.2.2 实验钢的冲击韧性
• 2.2.3 实验钢金相显微组织分析
• 2.2.4 实验钢M/A岛组织特征分析
• 2.2.5 实验钢TEM组织分析
• 2.2.6 实验钢经拉伸变形后组织分析
• 2.3 实验钢的强韧化机理
• 2.3.1 强化机制
• 2.3.2 韧化机制
• 2.4 本章小结
• 第3章 模拟H型钢现场轧制工艺下的组织和力学性能
• 3.1 实验材料和方案
• 3.1.1 实验钢材料
• 3.1.2 实验钢轧制工艺
• 3.1.3 力学性能实验
• 3.1.4 显微组织观察实验
• 3.2 实验结果与讨论
• 3.2.1 热轧态实验钢室温拉伸性能
• 3.2.2 实验钢金相显微组织
• 3.2.3 实验分析与讨论
• 3.3 本章小结
• 第4章 结论
• 参考文献
• 致谢