大线能量钢板EH40轧制工艺和焊接性能研究

目的 试制16、35和70 mm厚超大线能量焊接钢板EH40。方法 基于“新一代氧化物冶金技术”路线进行成分设计,通过研究连续相转变行为制定轧制工艺,最后测试试制板的微观组织、力学性能和焊接性能。结果 试制板组织为铁素体加少量珠光体,抗拉强度≥521 MPa,伸长率≥22%,?40 ℃冲击吸收能量≥167 J。焊接热模拟结果表明,线能量为100~400 kJ/cm时,模拟CGHAZ在?40 ℃下的冲击吸收能量≥56 J。分别采用三丝埋弧焊和气电立焊单道次焊透35 mm厚板,线能量>300 kJ/cm,焊接接头的抗拉强度≥520 MPa,焊接热影响区在?40 ℃下的冲击吸收能量≥79 J。结论 试制板EH40可满足超大线能量的焊接要求。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

N含量对Cr-Mo-V系超低碳贝氏体钢组织性能和析出行为的影响EI北大核心CSCD

通过光学显微镜(OM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)和能谱仪(EDS)等实验方法,研究了三种不同N含量的超低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征。结果表明:低氮含量的钢组织为粒状贝氏体,高氮含量的钢组织为粒状贝氏体+少量的针状铁素体。当实验钢中V/N比为3.4时,通过细晶强化和沉淀强化综合作用,可以使材料的屈服强度和抗拉强度分别增加231MPa和95MPa。与氮含量低的钢相比,高氮含量的钢具有更细小的贝氏体铁素体板条亚结构,且析出相尺寸减小,体积分数增加。基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种尺寸在10～15nm之间,为V(C,N)析出相,弥散分布在贝氏体板条内部;另一种是含有Cr和V尺寸在10nm以下,具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相。     

Ti和Ti-V微合金化低碳贝氏体钢组织性能及析出行为的研究

利用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、高分辨透射电子显微镜(HRTEM)和能谱仪(EDS)等,研究了不同Ti含量的低碳贝氏体钢的显微组织和析出相的成分、尺寸、形貌以及分布等特征.结果表明:在450℃和520℃保温2h,三种实验钢组织为粒状贝氏体.与低Ti实验钢相比,高Ti及Ti-V复合实验钢的屈服强度增加了150MPa以上.高Ti钢中纳米级析出相有两种类型:一种大于15nm的TiC析出相;另一种是在10nm以下,具有面心立方结构的(Ti,Mo)C复合析出相.Ti-V钢基体中存在大量尺寸在10nm以下的(Ti,V,Mo)C复合析出相.     

回火温度对含钒ULCB钢组织及析出的影响

利用热模拟技术并结合SEM和TEM分析方法,研究了含钒超低碳贝氏体钢(ULCB)在轧后快速加热回火过程中不同回火温度对其组织、显微硬度及析出行为的影响.结果表明:未经回火的试验钢组织为板条贝氏体+粒状贝氏体;经高温回火后,组织中出现了多边形铁素体,随回火温度的增加,板条贝氏体数量减少,多边形铁素体数量增加.在600℃以下回火时,析出相主要是沿位错析出;在600℃以上时,以晶界析出和沿位错线析出两种方式存在.高的加热速率、较短的保温时间不利于位错的回复消失以及碳元素和钒元素的扩散,故随回火温度的增加,析出相的数量增多,但尺寸变化不明显.基体中存在两种尺寸的纳米级析出相:一种是只含有V,尺寸在15～20 nm的V(C,N);另一种含有V、Cr两种元素,尺寸在10 nm以下具有面心立方结构的(V,Cr)(C,N)复合析出相.当回火温度为600℃时,试验钢具有最高的硬度值,332 HV.试验钢硬度的变化是回火后贝氏体组织粗化、位错亚结构的回复软化以及第二相析出的强化机制综合作用的结果.     

大厚度EH36双丝气电立焊焊接接头性能研究

目的 评价80 mm厚船板EH36的大热输入性能。方法 采用控轧控冷方法试制了80 mm厚的大线能量钢板,并进行热输入量为700 kJ/cm的双丝气电立焊试验,用金相显微镜观察微观组织,用试验机测试接头的力学性能。结果 焊接接头抗拉强度为542 MPa,焊接接头–40 ℃冲击功在59 J以上,根部粗晶区为焊接接头的韧性薄弱区,这与其根部散热慢有关。结论 试制的钢板满足超大热输入要求,焊接性能优异。     

X100级管线钢的组织和强韧性

用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜和EBSD等方法研究了X100管线钢热连轧钢带的微观组织、析出物、晶粒尺寸等对X100管线钢强韧性的影响。结果表明,通过合理的成分设计和TMCP工艺得到的X100管线钢的平均有效晶粒尺寸约为2.38μm,晶内含有大量位错和亚结构;显微组织由粒状贝氏体、板条贝氏体和M/A岛组成,组织中粒状贝氏体含量较多,板条贝氏体含量较少,M/A岛尺寸较小,弥散分布;细小的第二相能有效钉扎位错的移动,产生沉淀强化效果;实验钢的抗拉强度高于970 MPa,屈服强度高于800 MPa,-40℃以上的Charpy冲击功大于250 J,韧脆转变温度在-40℃与-60℃之间。     

板厚对10Ni5CrMoV钢Z向冲击功的影响

测试了系列板厚10Ni5CrMoV钢的Z向的冲击功,对其断口形貌进行了SEM观察,采用TEM对微观结构进行了分析。结果表明:随着板厚的增加,钢板心部的M_(23)C_6析出相增大增多,导致Z向冲击功降低。     

钢板夹泡沫铝组合板抗接触爆炸性能研究

鉴于泡沫铝材料优异的吸能特性和三明治型组合构件在强度、刚度上的优势,针对分层结构为钢板-泡沫铝芯层-钢板的100 mm厚抗爆组合板进行了装药量为1.0 kg TNT的接触爆炸试验,考察了组合板在接触爆炸条件下的变形及破坏情况,并对组合板的变形破坏过程进行了理论分析和数值模拟。研究表明,组合板承受接触爆炸荷载时,主要通过局部压缩变形和整体弯曲变形吸收耗散能量,上下面板与芯层间易发生剥离现象。钢板相同时适当增大泡沫铝芯层厚度,泡沫铝芯层相同时增加钢板厚度,均可减小组合板承受接触爆炸冲击荷载时产生的变形破坏,提高其抗爆性能。     

利用TMCP开发F550高强度船板钢的实验研究

使用Gleeble 3800热模拟实验机研究了一种低C微合金SiMnCrNiMo钢的奥氏体连续冷却相变(CCT)行为,使用辊径750mm的二辊可逆实验轧机进行了系列TMCP实验,开发出F550高强度船板。生产F550船板的TMCP工艺为:在奥氏体再结晶区和未再结晶区进行两阶段轧制,精轧温度800～820℃,精轧压下率67%,轧后以14～18℃/s的速率冷却至350～500℃。钢板的显微组织为细密贝氏体,其屈服强度大于590MPa,抗拉强度大于700MPa,-60℃下Charpy冲击吸收能量高于230J。     

车用高强钢厚板模内淬火组织演变研究

目的 揭示高强钢厚板在热冲压模内淬火过程中的马氏体组织演变特征和规律。方法 建立了6 mm厚硼钢板热冲压模内淬火过程马氏体相变有限元预测模型,分析了马氏体分布情况及演变特征,阐明了保压力等关键淬火参数对组织演变的影响规律。结果 沿板面方向,马氏体从角部开始转化,逐渐由边缘向内部扩展,呈现出“边缘高、中部低”的分布特征。沿板厚方向,马氏体呈现出“表层高、心部低”的分布特征;随淬火过程的进行,这种厚向梯度分布特征逐渐弱化。与薄板相比,厚板的马氏体相变启动和结束时刻均较晚,且马氏体转化率明显较低,马氏体沿厚向分布的不均匀性也更明显。随保压力的增大,马氏体转化结束时刻前移,马氏体转化率增大且沿厚向分布更均匀,抗拉强度增大,延伸率减小;当保压力超过40 MPa时,上述影响逐渐减弱。结论 与薄板相比,厚板组织沿板面和板厚方向均呈现更明显的梯度分布特征。保压力对厚板组织演变和力学性能有较大影响,但这种影响随保压力的增大而逐渐减弱。     

现有10Ni5CrMoV钢成分对其厚板组织与力学性能的影响

研究了采用现有10Ni5CrMoV钢成分试制的100mm厚10Ni5CrMoV钢厚板的组织和力学性能。结果表明,现有10Ni5CrMoV钢的成分完全能够保证其厚板的淬透性,厚板调质后可以获得均匀、细小的回火马氏体及贝氏体回火组织,其各项力学性能完全满足技术指标要求,并具有良好的强韧性匹配。现有10Ni5CrMoV钢的成分完全适用于其厚板的生产。     

Experimental study on mechanical properties and fracture toughness of structural thick plate and its butt weld along thickness and at low temperatures

The thick plate induces the variation of mechanical properties and fracture toughness, especially in cold regions. At the low temperature, the brittle behaviour of steel becomes worse. A series of tests (such as uniaxial tensile test and three‐point bending test) were carried out at low temperature to investigate the mechanical properties and fracture toughness of structural steel plates of Q345B with thickness of 60 to 150 mm, as well as the fracture toughness of 150 mm thick butt welded plate. The test specimens are all manufactured from plates along thickness with small size, and the tensile test specimens included through‐thickness specimens additionally. The ductility index (percentage reduction of area) and the fracture toughness index (critical CTOD values) all decrease with the temperature decreases and the distance from plate surface increases. The results obtained in this paper provide technical basis for preventing brittle fracture of thick plate steel structures in cold regions.     

BS600高强钢油罐车罐体轻量化研究

目的 为了有效降低油罐车的能源消耗和污染物排放,完成油罐车罐体减重30%的轻量化目标。基于有限元仿真与试验,验证使用高强钢替代罐体原材料实现油罐车轻量化方案的可行性。方法 利用ANSYS有限元软件,在3种不同工况下,对使用新材料的罐体进行强度、刚度分析;基于仿真结果,对3.5 mm厚的BS600高强钢板材进行焊接试验、金相组织观察以及拉伸试验,以评估BS600钢的焊接性能;对焊接后的BS600钢材进行小件和大件的弯曲试验,以验证BS600钢的弯曲性能。结果 在3种工况下,罐体的最大应力为288 MPa,小于材料的许用应力,罐体强度满足要求;罐体的最大变形量为5.92 mm,刚度满足要求;焊接后拉伸试样的抗拉强度为720～730 MPa,高于母材强度;焊接接头断口的断裂特性为韧性断裂与脆性断裂的混合断裂;弯曲后的小件BS600板材未出现裂纹,弯曲后的大件罐体焊缝缺陷数量较少,焊缝质量良好。结论 所设计的高强钢材料的厚度符合罐体各工况要求,高强钢的成形工艺可行性良好。罐体减重能达到30%,具有良好的工程应用价值。     

590MPa高强度船用钢板调质工艺的优化

为提高590 MPa船用钢板的综合力学性能,对40 mm厚船用HQ60T钢板进行了调质工艺的研究.采用不同的正火工艺获得了不同的组织结构,进行了不同淬火和回火温度的热处理试验,对不同试样进行了金相分析和力学性能的试验,详细观察了各种热处理状态下试验钢的微观组织,讨论了组织演变规律及其对性能的影响.试验表明:相同调质处理条件下,随着正火温度的提高,钢板强度下降,韧性提高;在580℃回火的条件下,韧性指标随淬火温度的升高,先升高后降低,在920℃时出现峰值;回火温度高于580℃,钢板韧性下降,强度下降加快.研究表明,在920℃时水淬,然后580℃回火时钢板综合力学性能最好.     

不锈钢/铝合金异种金属激光-MIG熔钎焊工艺研究

分别采用激光-MIG复合焊和单MIG焊,实现了2mm厚的304不锈钢和6061铝合金对接接头的熔钎焊,对比了不同焊接热源对接头显微组织、界面层化合物及力学性能的影响。结果表明,采用激光-MIG复合焊可以获得性能良好的不锈钢-铝对接接头。激光-MIG复合焊接头的界面层化合物为FeAl_2和Fe_4Al_(13),厚度约为5μm;而单MIG焊接头的界面层化合物厚度约为3μm,主要为Fe_4Al_(13)。激光-MIG复合焊接头的抗拉强度为105MPa,比单MIG焊接头提高了10.8MPa,达到铝合金母材的33.9%。接头试样拉伸断裂均起裂于钎焊界面处,并向余高处扩展,且由脆性断裂转变为韧性断裂。     

Microstructure and mechanical properties of V–Ti–N microalloyed steel used for fracture splitting connecting rod

A new kind of V–Ti–N high strength microalloyed medium carbon steel has been developed, which is used for fracture splitting connecting rod. In this article, the characteristics of this carbon steel and its production process were studied. The microstructure, precipitated phases and their effects on mechanical properties were investigated by optical microscope, SEM, and TEM. The results showed that the steel was constituted of ferrite and pearlite. By reducing the finish rolling temperature and accelerating the cooling rate after rolling, microstructure with fine grain ferrite and narrow lamellar space pearlite could be obtained in V–Ti–N microalloyed medium carbon, and a large number of precipitated phases distributed over ferrite. These led the tensile strength to be more than 1000 MPa, yield strength (YS) more than 750 MPa. The impact fractograph showed typically brittle fracture characteristic.     

590 MPa级高强钢双面双弧立焊焊缝组织性能

为研究590 MPa级高强钢双面双弧工艺得到的焊接接头组织与性能的关系,采用钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MAG)方法获得成型良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜、EBSD分析,对590 MPa级高强钢双面双弧立焊打底焊与盖面焊焊接接头的组织及性能进行了研究.结果表明:打底焊缝组织主要为贝氏体,盖面焊缝组织以贝氏体与针状铁素体为主;打底焊缝经历过一次热循环后组织得到一定程度的细化;打底焊缝硬度值与盖面焊缝相近,盖面焊缝热影响区最高硬度值高于打底焊缝热影响区最高硬度;2 mm坡口间隙性能较5 mm坡口间隙有较大提高,2 mm坡口间隙断口以韧窝断裂为主,5 mm坡口间隙断口以解理断裂为主.     

10CrNi5MoV钢厚板窄间隙熔化极气保焊研究

以10CrNi5MoV钢为研究对象,进行了窄间隙熔化极气保焊对接试验,并对焊接接头的力学性能、金相组织和显微硬度进行了分析。结果表明,焊接接头具有良好的综合力学性能,焊缝组织以贝氏体为主,并有少量的针状铁素体和粒状贝氏体,过热区组织主要是贝氏体,最高硬度出现在焊接热影响区。     

Microstructures and Mechanical Properties of Si-AI-Mn TRIP Steel with Niobium

Microstructure consisting of ferrite, bainite and retained austenite can be obtained through intercritical annealing and isothermal treatment in bainite transformation region for low silicon TRIP （transformation induced plasticity） steel containing niobium. Effects of strain rate, Nb content and soaking temperature in bainite region on microstructure and mechanical properties of test steels were investigated. It is shown that as strain rate ranges from 10^-2 to 10^-4 s^-1, the volume fraction of transformed martensite from retained austenite, as well as tensile strength, elongation rate and strength-ductility product, increases. When Nb is added, the volume fraction of retained austenite decreases, but tensile strength and yield strength increase. While Nb content reaches 0.014%, the steel exhibits high elongation and combination of strength and ductility. Higher retained austenite volume fraction and good mechanical properties are obtained in the test steels when the soaking temperature in bainite region is 400℃. The maximum values of tensile strength, total elongation rate and strength-ductility product can reach 739 MPa, 38% and 28082 MPa%, respectively.