夹杂物对高强船板钢的组织细化机制研究

发布时间：2020-06-07 08:24

【摘要】：随着大线能量焊接技术的发展和应用,船舶制造效率得到了显著的提高,对船板钢的焊接性能提出了更高的要求。结合氧化物冶金技术机理,通过分析不同船板钢试样中夹杂物诱发晶内铁素体现象,对夹杂物对高强船板钢组织细化机制进行了深入的研究。首先按照优化后的船板钢设计成分进行实验室冶炼实验,并对所得试验钢开展了包括TMCP工艺轧制、大线能量焊接、冲击试验、显微组织分析和夹杂物分析等一系列的研究。实验结果表明:典型炉次试样焊接热影响区中发现大量IAF组织,组织均匀且细小,吸收冲击功远高于其他炉次;诱发IAF夹杂物形状以圆形、不规则形状为主,铸态试样和焊接热影响区试样中夹杂物尺寸明显不同,集中区域分别介于5μm~10μm和2μm~5μm之间;夹杂物成分基本一致,均由Ti Ox、Al2O3、Mn S和少量碳、氮化合物复合而成。其次为了分析在热处理条件下不同晶粒度的船板钢组织变化规律和可作为IAF形核核心的夹杂物,分别对工业船板钢铸态、轧态组织进行了热处理试验。结果表明:不同热处理温度下试样显微组织变化规律明显不同,铸态试样中IAF诱发温度区间为700℃~750℃、1150℃~1300℃,轧态试样中IAF诱发温度区间为1100℃~1300℃;诱发IAF夹杂物形状以圆形、不规则形状为主,成分基本一致;铸坯试样中能诱发IAF的夹杂物,其尺寸集中在5μm~10μm之间,40mm钢板试样中夹杂物尺寸多在5μm以下。最后统计、分析了对不同晶粒度下,诱发IAF夹杂物的尺寸与所在奥氏体晶粒的尺寸,得出了随着奥氏体晶粒度逐渐增大,夹杂物尺寸逐渐减小的结论。利用最小二乘法,对所得数据进行拟合分析,得到了能反应夹杂物与所在原奥氏体晶粒尺寸匹配关系的拟合函数,为轧后组织的晶粒度控制、冶炼的夹杂物控制提供理论指导。
【图文】：

杂物不仅不会对钢材组织性能产生不利影响，如钢中的部分硫化物、氮化物物等，可以作为铁素体非均质形核核心有效拆分细化奥氏体晶粒，部分细小在奥氏体晶界周围弥散分布，有效抑制奥氏体晶粒长大。冶炼过程中可通过物的特征参数进行有效地控制，，利用这些微细夹杂物来改善 HAZ 韧性，提钢的大线能量焊接性能。研究表明，氧化物冶金技术机制主要包括两个方面：其一是利用钢材中弥散微细夹杂物，通过钉轧原奥氏体境界抑制晶粒长大，改善焊接热影响区韧性是在焊后相变过程中，晶内针状铁素体（Intragranular Acicular Ferrite，IAF杂物为核心在晶粒内析出，针状铁素体有效分割细化晶粒，改善焊接热影响17]。氧化物冶金思想自提出之后，大量研究人员对氧化物冶金机理进行了深入并应用于工业生产实践，相继开发了三代氧化物冶金技术，如图 1 所示。

第 1 章 文献综述线能量提高、船板厚度增加，传统大线能量焊接用钢 HAZ。新日铁率先开发了第三代氧化物冶金技术（Super hnology with Fine MicrostructureImparted by Fine Particles，术通过在钢中加入适量的 Mg 或 Ca 有效改善钢中夹杂物高分布微细夹杂强烈抑制 HAZ 奥氏体晶粒的长大，显著改金技术的思想金技术的核心是对钢中高熔点氧化物的控制，具体思路如下
【学位授予单位】：华北理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：U668.2

【参考文献】

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本文编号：2701142