9NiCrMo钢特厚板组织与性能的研究

发布时间：2019-11-28 09:48

【摘要】：随着海洋工程设备不断朝着大型化的方向发展,钢板的厚度不断增大,给高强度高韧性厚板的带来了一些问题。生产中钢板受自身厚度规格的影响,使得产品厚度方向上的组织不均匀,这必然导致钢板性能不均匀性的产生。9NiCrMo钢具有非常高的合金元素含量(特别是Ni元素的含量很高),经调质处理后,钢能获得非常高的强度和低温韧性,同时焊接性能及耐腐蚀性都较好。因此具有良好性能匹配的9NiCrMo钢,在船舶及海洋工程等领域中的应用越来越广泛。在此基础上,深入研究了9NiCrMo高强韧性钢组织与性能特点,阐明了影响9NiCrMo强韧性的主要因素,为工业生产提供理论依据与指导。在实验室下进行模拟不同冷速实验。9NiCrMo钢经过调质处理后,组织中由二次马氏体和逆转变奥氏体形成,区别于该类具有较低Ni含量的钢。经过水冷、油冷、快风冷和埋沙冷却后的组织中存在贝氏体的含量不同；水冷后,钢组织为单一马氏体,具有较高的强度和低温韧性；油冷后,组织中含一定量的贝氏体,形成了马氏体/贝氏体混合组织,此时钢的强度依然很高,且低温韧性为四种冷却处理方法中最好,为190J；快风冷和埋沙冷却后的钢中的贝氏体含量进一步增多,甚至出现了MA组织,使钢的强度和韧性都降低了。分析产生这种现象的原因得出,当组织中存在一定量的贝氏体时,马氏体板条得到细化,板条束和板条块界长度增加,大角度晶界长度增加提高了钢的低温韧性,且其中更小尺寸的板条块是控制韧性的有效晶粒尺寸；钢中逆转变奥氏体的含量同样影响韧性,油冷后组织中的逆转变奥氏体含量最多；在上述两种因素的共同作用下,油冷后的钢的低温韧性最好。对工业试制的80mm、100mm厚9NiCrMo钢板进行实验分析得到,工业生产中的特厚板具有良好的淬透性。冶金质量对特厚钢板存在影响,使得钢板表面、四分之一到中心位置的非金属夹杂物种类不同,且原奥氏体晶粒尺寸越来越大,前者影响钢的韧性,后者则对强韧性都有影响。表面得到单一的马氏体组织,四分之一和中心位置得到马氏体/贝氏体混合组织,马氏体/贝氏体混合组织中贝氏体细化分割了马氏体,当贝氏体的体积分数介于一定范围内是,组织获得最佳的混合比例,使钢的韧性达到最佳。逆转变奥氏体的含量越高,钢的低温韧性越好。本实验中80mm和100mm特厚板中的四分之一位置处的马氏体/贝氏体混合比例都分别达到了各自的最佳值,且四分之一位置的奥氏体含量最高。综上所述,在冶金质量、马氏体／贝氏体混合组织和逆转变奥氏体的共同作用下,本实验中工业试制特厚板各部位的强度都保持在较高水平,且四分之一位置处的低温韧性最佳；同时,在冶金质量和淬透性的作用下,80mm厚板各位置的强韧性匹配要好于100mm厚板的对应位置。
【图文】：

特厚板,领域,能源工程,海洋工程

（ａ）海洋工程逦（ｂ）能源工程逦（Ｃ）桥梁工程逡逑图１－１特厚板的应用领域逡逑１．３．３其它领域用特厚板逡逑特厚板的应用很普遍，除了上述领域的应用，还应用于压为容器、压为管道逡逑

强化方式,船体用钢,船体结构钢

级特厚高强初性钢Ｗ。逡逑海洋王程用特厚板和其它的低合金高强度钢一样，其强化机制包括固溶强化、逡逑沉淀强化、位错强化及细晶强化。图１－４为不同强化方式在传统船体结构钢和逡逑新型船体结构钢（添加Ｃｕ）中使用的比例分配ｔＷ。从图中可Ｗ看出，传统船体逡逑结构钢的主要强化方式是固溶强化机制，而新型船体结构钢的主要强化方式是细逡逑晶强化和沉淀析出强化，主要技术手段有微合金化及控乳控冷技术。逡逑１姮ｎ￣￣＾￣￣ｒ￣￣￣沉淀强化￣￣ｎ逡逑■逦０．邋１９逦０．２２逡逑８０％邋逦逦邋逦逡逑７０％邋－邋细品强化逡逑６０％邋■逦细廮强化逡逑５０％邋－逦ｊ逦０．４７逡逑P罚危幌鳎唬浚哄义希常埃ュ澹位澹耍澹垮危⑽笩a心逡逑壋—ｏ，ｊｉ）逡逑０％邋￣＾逦逦逡逑传统船体钢逦新型船体巧逡逑图１－４各种强化方式在船体用钢中的应用逡逑１．４．３．２高初性逡逑海洋工程用钢的工作环境是广阔的海洋，，不同区域的海水温度差异很大，达逡逑对船体结构钢的低温初性提出了较高的要求。一般的结构钢在发生脆性破坏时，逡逑钢板受到各种应力的总和通常是低于钢材的自身屈服强度的
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1

【参考文献】