稀土和Ca、Mg元素对高强度钢焊接热影响区组织和韧性的影响

研究了低合金高强度非调质中厚板钢中添加稀土(REM)和Ca、Mg微量元素对大线高能焊接热影响区(HAZ)显微组织微细化和晶内针状铁素体(IAF)形成的影响.结果表明,添加REM和Ca、Mg元素可在钢的HAZ中形成弥散稳定的氧硫化物(CeCa)2O2S和(CeMg)2O2,热轧奥氏体化(1450℃)和焊接热输入10 kJ/mm时都十分稳定,比传统采用TiN强化的钢具有更优良的低温韧性.有效地控制细小弥散的氧硫化合物,能获得适中的奥氏体有效晶粒尺寸和提供HAZ中形成晶内针状铁素体及稳定活性的形核位置.促进晶内铁素体协同形核生长,有效地使得HAZ组织微细化.     

X80管线钢和管线钢管的组织细化

为满足X80管线钢和管线钢管的高强韧性要求,采取的组织细化的方法包括:反复再结晶细化奥氏体晶粒;结合Nb微合金化技术的未再结晶区控制轧制;添加Mo推迟高温相变,采用加速冷却,获得针状铁素体组织;利用TiN等第二相粒子阻止奥氏体晶粒长大;控制钢中夹杂物的组成、尺寸和分布,诱导晶内针状铁素体形核,得到细小的HAZ组织.     

大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金技术的新进展

分析了中国船舶工业的现状、成就、挑战及发展趋势.为了提高船舶制造效率,采取了增加焊接线能量的措施.大线能量焊接时,由于高温停留时间长,相变冷却速度慢,焊接热影响区奥氏体晶粒急剧长大,得到侧板条铁素体为主的凝固组织,韧性恶化.氧化物冶金技术利用钢中的细小氧化物,通过促进晶内铁素体形核可明显改善焊接热影响区的组织.叙述了氧化物冶金的主要内容和该技术对船板钢的组织和性能的影响.介绍了日本一些钢铁公司开发的大线能量焊接高强船板钢氧化物冶金新技术.     

高强管线钢焊接裂纹产生的原因及控制

高强管线钢焊接热影响区(HAZ)受焊接热循环影响,韧性降低,成为焊接接头的薄弱位置.由于焊接粗晶区粗大晶粒及焊趾处产生的应力集中,裂纹通常起源于焊趾处靠近熔合线的热影响区粗晶区.夹杂物与基体界面处、MA岛与基体界面处、存在MA岛的晶界以及MA岛内部是裂纹形核的主要位置.裂纹沿着晶界扩展,或从晶粒内部穿过,或沿着基体与夹杂物之间的缝隙扩展.控制焊接热输入减少MA岛数量、细化奥氏体晶粒及利用氧化物冶金的方法促进晶内形核铁素体的生成,有助于提高焊接热影响区粗晶区韧性.     

氧化物冶金工艺对EH36钢HAZ组织性能的影响

设计了Ti- Ca和Ti- Mg两种氧化物冶金脱氧工艺的EH36实验钢来考察粗晶热影响区的组织性能和冲击韧性。结果表明,两种处理工艺的实验钢热模拟后的焊接热影响区内都有大量细小的晶内针状铁素体产生;与Ti- Ca脱氧工艺相比,采用Ti- Mg脱氧工艺的实验钢,焊接热影响区中针状组织更加明显,夹杂物的类型也更加复杂,同时Ti- Mg复合脱氧工艺在焊接热循环中能够更好地钉扎奥氏体晶界。-40℃的冲击数据表明,Ti- Mg脱氧工艺处理后的实验钢HAZ冲击性能优于Ti- Ca处理工艺。     

锰含量对含钛钢的析出强化的影响

通过热模拟实验和模拟轧制,研究了Mn含量对普碳钢和高钛钢的组织转变和力学性能研究。实验结果表明,随锰含量(0.4%~1.6%),过冷奥氏体淬透性明显增加,奥氏体向铁素体和珠光体转变后,组织明显细化,提高了强度和韧性,降低了屈强比,但恶化了钢的塑性。钢中加入0.10%的钛后,随Mn含量的增加,TiC析出颗粒尺寸和析出颗粒平均间距减小,钢的强度和析出颗粒平均间距f~(-1/2)基本符合线性关系。在铁素体中TiC析出显著提高钢的强度,但塑性和韧性明显恶化。通过冲击断口分析,晶粒细化虽然降低了钢的塑性,但裂纹扩展过程,单个晶粒受周围晶粒约束的将少,单个晶粒塑性并未降低,断口呈现明显的韧性断口,并且韧窝细小,可明显提高钢的韧性。而TiC的析出,降低了单个晶粒塑性,断口存在明显的脆性区域,显著降低了钢的韧性。     

钒氮钢中晶粒细化研究

 采用Gleeble 3500热模拟试验机，在相同工艺条件下，对比研究了钒氮钢、钒钢以及碳锰钢的晶粒细化效果。结果表明，钒氮钢的晶粒细化效果最显著，铁素体的晶粒尺寸可达61 μm，这主要与在奥氏体区中析出的V(C，N)有关。奥氏体区析出的V(C，N)，不但可抑制奥氏体晶粒长大，同时还可以作为铁素体的形核核心，诱导晶内铁素体形成，大大增加铁素体形核率，从而提高了相变细化的比率。     

氧化物冶金技术应用及进展

氧化物冶金是利用钢中细小非金属夹杂物诱导晶内铁素体形核细化晶粒的新技术。应用氧化物冶金技术已成功开发出了高强度高韧性的非调质钢和低碳钢。文章讨论了氧化物冶金类型钢的显微组织特征,分析了钢中非金属夹杂物的性质和晶内铁素体的形核机理,简述了氧化物冶金技术的应用前景。利用钢中细小的氧化物,通过促进晶内针状铁素体形核明显改善焊接热影响区的组织,成为大线能量焊接用钢有效的技术途径。     

钙处理对稀土在大线能量焊接HAZ中作用的影响

 为了探明钙处理对稀土改善C-Mn钢焊接HAZ韧性作用的影响,利用Gleeble模拟了热输入为339 kJ/cm的焊接热循环过程,对比研究了稀土处理钢和Ca-稀土处理钢焊接HAZ中夹杂物、显微组织和低温冲击韧性差异,分析了钙对稀土在HAZ中作用的影响规律,发现钙处理能促进稀土改善HAZ低温冲击韧性。钙能使稀土处理钢HAZ中的夹杂物从稀土氧化物复合夹杂转变为稀土-Ca的复合夹杂,平均尺寸从1.5增大到2.2 μm,长宽比从1.5减小到1.4,夹杂物总量降低。虽然钙对稀土处理钢HAZ中晶内针状铁素体的含量影响不大,但钙能增强稀土对HAZ原奥氏体晶粒粗化的抑制作用,Ca-稀土处理钢HAZ原奥氏体晶粒尺寸比稀土处理钢小。热输入为339 kJ/cm时,钙处理能使稀土处理钢HAZ低温冲击韧性明显提高。     

厚钢板焊接热影响区失效机理分析及改善方法研究

分析了厚钢板大线能量焊接后热影响区(HAZ)的失效机理,介绍了利用微细夹杂物改善HAZ性能的研究情况.粗晶热影响区脆化是由于晶粒粗大及不良组织而引起,粗大的奥氏体晶粒是焊接热影响区韧性恶化的主要原因.抑制焊接HAZ晶粒长大是改善厚钢板可焊性的关键因素.用真空感应炉分别冶炼了不同成分的钢,研究Mg对低碳钢HAZ性能的影响.结果表明含Mg钢HAZ的低温韧性较比不含Mg钢有较大幅度提高.通过激光高温显微镜原位观察发现,含Mg钢在1400℃保温300 s后奥氏体晶粒仍然保持着细小的结构,这主要归功于Mg添加后生成的细小粒子所产生的钉扎作用,该发现为改善厚板HAZ韧性提供了一种方法.