海洋平台用Ni-Cr-Mo-B超厚钢板的截面效应
发布时间：2021-12-30 17:21
采用OM、SEM、TEM、EBSD、拉伸和冲击等分析和检测技术,研究了工业生产的117 mm厚Ni-Cr-Mo-B超厚钢板在厚度方向上微观组织的变化及其对力学性能的影响。结果表明,从表层到芯部,超厚板的屈服强度逐渐降低,表层和芯部的屈服强度分别为798和718 MPa;延伸率变化不大,为20.0%～22.0%;然而超厚板的-60℃冲击功变化较大,其中表层、1/8T （T代表板厚）和芯部的冲击功分别为35、160和20 J,使得整个厚度方向上的冲击功变化曲线呈现"M"型。从表层到芯部,超厚板的板条宽度（198.7～500.6 nm）、界面碳化物尺寸（130.6～226.6 nm）和晶内碳化物尺寸（45.8～106.2 nm）均逐渐增加,芯部还存在一定的块状区,板条的细晶强化和碳化物的析出强化效果均减小,使得屈服强度从表层到芯部逐渐降低。从表层到芯部,有效晶粒尺寸先减小后增加,表层（2.2μm）和芯部（2.7μm）的有效晶粒尺寸较大,对解理裂纹扩展的阻碍作用较弱,使得表层和芯部的冲击功较低;而1/8T位置具有较小的有效晶粒尺寸（1.7μm）,对解理裂纹的阻碍作用较强,从而获得较高的冲击功。
【文章来源】：金属学报. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置处的OM像
在不同厚度位置分别沿横向(TD)和轧制方向(RD)取拉伸和冲击试样，比较超厚板在2个方向上的性能差异。拉伸实验和冲击实验分别参考GB/T 228.1-2010和GB/T 229-2007进行，其中拉伸试样的平行段尺寸为直径5 mm、长30 mm，冲击样品为10 mm×10 mm×55 mm的Charpy V型缺口试样，缺口沿厚度方向，拉伸实验在室温下进行，冲击实验温度为-60℃，测试结果均取3个试样测试结果的算术平均值。原始奥氏体晶粒和显微组织观察用的样品依次经过水砂纸机械研磨、金刚石抛光膏抛光，然后进行腐蚀，前者采用热腐蚀，腐蚀剂为过饱和的苦味酸水溶液(添加几滴洗涤剂)，后者采用4%(体积分数)硝酸酒精腐蚀。采用GX51型光学显微镜(OM)进行原始奥氏体晶粒和金相组织的观察，其中随机选取5个以上不同视场，采用截线法对原始奥氏体晶粒尺寸进行统计。采用MERLIN Compact场发射扫描电镜(FESEM)对显微组织进行观察，采用S-3400N扫描电镜(SEM)对冲击断口进行断口形貌观察，同时对冲击断口的剖面进行裂纹扩展路径观察，冲击断口的剖面取样方案如图1b所示。电子背散射衍射(EBSD)样品经过研磨和抛光后采用电解抛光方法制备，电解液为10%(体积分数)的高氯酸酒精溶液，电解电压和时间分别为15 V和30 s,EBSD数据搜集采用MERLIN Compact场发射电镜中集成的Ox‐ford Nordlys F+系统，扫描区域100μm×75μm，扫描步长为500 nm，数据分析采用HKL Channel 5软件。透射电镜(TEM)样品通过线切割切取0.5 mm薄片，经研磨至50μm后双喷电解减薄制得，双喷液为10%(体积分数)的高氯酸酒精，双喷电解温度约为-20℃，电压和电流分别为20 V和40 mA，采用Tec‐nai G220 TEM进行组织形貌观察和电子衍射分析，并对板条宽度进行统计，超厚板每个厚度位置统计的板条数量不小于100个；采用Image Pro Plus 6.0对碳化物尺寸进行统计，球状碳化物尺寸为碳化物的直径，长条状碳化物尺寸为碳化物的长轴尺寸，超厚板每个厚度位置统计的碳化物数量不少于200个。
图5为Ni-Cr-Mo-B超厚板6、19和58 mm处的SEM像。由图可见，6 mm处组织为LMT/LBT混合组织，且以LMT为主，图中虚线所示为LBT，呈长条状横穿整个原始奥氏体晶粒(图5a),SEM高倍放大形貌表明板条上分布着明显的碳化物(图5d);19 mm处长条状LBT数量增多，LMT/LBT混合组织的取向更加混乱(图5b和e);58 mm处组织由2种典型组织组成(图5c)，其中呈板条状的为LBT组织(图5f)，呈块状特征的为GBT组织(图5g)，并在块状区有粗大碳化物析出。通过SEM对不同厚度位置的组织组成进行统计，如图6所示。由图可见，从表面到芯部，超厚钢板不同厚度位置处的显微组织组成呈现梯度变化的趋势，表层(约3 mm内)为LMT组织，随着厚度的增加(3～24 mm)，组织逐渐变成LMT/LBT混合组织，并在24 mm处变成完全的LBT组织，随后开始出现GBT组织，从而形成LBT/GBT混合组织，且随着厚度的增加(24～58 mm),GBT组织占比逐渐增加。图4 Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置处的OM像
【参考文献】：
期刊论文
[1]自升式海洋平台齿条用177.8mm厚度钢板的研制开发[J]. 吴涛,吴东召,叶建军,庞辉勇,王九清. 宽厚板. 2015(03)
[2]高性能船舶及海洋工程用钢的开发[J]. 杨才福,苏航. 钢铁. 2012(12)
[3]Ni-Cr-Mo-B超厚钢板表面低碳回火马氏体组织的韧性研究[J]. 王小勇,潘涛,王华,苏航,李向阳,曹兴忠. 金属学报. 2012(05)
[4]低C含Cu NV-F690特厚钢板的精细组织和强韧性[J]. 刘东升,程丙贵,陈圆圆. 金属学报. 2012(03)
[5]Effect of Substructure on Toughness of Lath Martensite/Bainite Mixed Structure in Low-Carbon Steels[J]. LUO Zhi-jun1,2, SHEN Jun-chang2, SU Hang2, DING Yue-hua1,YANG Cai-fu2, ZHU Xing1(1. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093,Yunnan, China; 2. Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2010(11)
博士论文
[1]特厚板用HSLA钢的热变形行为与组织演变研究[D]. 高志玉.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]大型锻件汽轮机低压转子用30Cr2Ni4MoV钢组织遗传研究[D]. 王健.山东科技大学 2011
本文编号：3558653
【文章来源】：金属学报. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD
【文章页数】：12 页
【部分图文】：
Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置处的OM像
在不同厚度位置分别沿横向(TD)和轧制方向(RD)取拉伸和冲击试样，比较超厚板在2个方向上的性能差异。拉伸实验和冲击实验分别参考GB/T 228.1-2010和GB/T 229-2007进行，其中拉伸试样的平行段尺寸为直径5 mm、长30 mm，冲击样品为10 mm×10 mm×55 mm的Charpy V型缺口试样，缺口沿厚度方向，拉伸实验在室温下进行，冲击实验温度为-60℃，测试结果均取3个试样测试结果的算术平均值。原始奥氏体晶粒和显微组织观察用的样品依次经过水砂纸机械研磨、金刚石抛光膏抛光，然后进行腐蚀，前者采用热腐蚀，腐蚀剂为过饱和的苦味酸水溶液(添加几滴洗涤剂)，后者采用4%(体积分数)硝酸酒精腐蚀。采用GX51型光学显微镜(OM)进行原始奥氏体晶粒和金相组织的观察，其中随机选取5个以上不同视场，采用截线法对原始奥氏体晶粒尺寸进行统计。采用MERLIN Compact场发射扫描电镜(FESEM)对显微组织进行观察，采用S-3400N扫描电镜(SEM)对冲击断口进行断口形貌观察，同时对冲击断口的剖面进行裂纹扩展路径观察，冲击断口的剖面取样方案如图1b所示。电子背散射衍射(EBSD)样品经过研磨和抛光后采用电解抛光方法制备，电解液为10%(体积分数)的高氯酸酒精溶液，电解电压和时间分别为15 V和30 s,EBSD数据搜集采用MERLIN Compact场发射电镜中集成的Ox‐ford Nordlys F+系统，扫描区域100μm×75μm，扫描步长为500 nm，数据分析采用HKL Channel 5软件。透射电镜(TEM)样品通过线切割切取0.5 mm薄片，经研磨至50μm后双喷电解减薄制得，双喷液为10%(体积分数)的高氯酸酒精，双喷电解温度约为-20℃，电压和电流分别为20 V和40 mA，采用Tec‐nai G220 TEM进行组织形貌观察和电子衍射分析，并对板条宽度进行统计，超厚板每个厚度位置统计的板条数量不小于100个；采用Image Pro Plus 6.0对碳化物尺寸进行统计，球状碳化物尺寸为碳化物的直径，长条状碳化物尺寸为碳化物的长轴尺寸，超厚板每个厚度位置统计的碳化物数量不少于200个。
图5为Ni-Cr-Mo-B超厚板6、19和58 mm处的SEM像。由图可见，6 mm处组织为LMT/LBT混合组织，且以LMT为主，图中虚线所示为LBT，呈长条状横穿整个原始奥氏体晶粒(图5a),SEM高倍放大形貌表明板条上分布着明显的碳化物(图5d);19 mm处长条状LBT数量增多，LMT/LBT混合组织的取向更加混乱(图5b和e);58 mm处组织由2种典型组织组成(图5c)，其中呈板条状的为LBT组织(图5f)，呈块状特征的为GBT组织(图5g)，并在块状区有粗大碳化物析出。通过SEM对不同厚度位置的组织组成进行统计，如图6所示。由图可见，从表面到芯部，超厚钢板不同厚度位置处的显微组织组成呈现梯度变化的趋势，表层(约3 mm内)为LMT组织，随着厚度的增加(3～24 mm)，组织逐渐变成LMT/LBT混合组织，并在24 mm处变成完全的LBT组织，随后开始出现GBT组织，从而形成LBT/GBT混合组织，且随着厚度的增加(24～58 mm),GBT组织占比逐渐增加。图4 Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置处的OM像
【参考文献】：
期刊论文
[1]自升式海洋平台齿条用177.8mm厚度钢板的研制开发[J]. 吴涛,吴东召,叶建军,庞辉勇,王九清. 宽厚板. 2015(03)
[2]高性能船舶及海洋工程用钢的开发[J]. 杨才福,苏航. 钢铁. 2012(12)
[3]Ni-Cr-Mo-B超厚钢板表面低碳回火马氏体组织的韧性研究[J]. 王小勇,潘涛,王华,苏航,李向阳,曹兴忠. 金属学报. 2012(05)
[4]低C含Cu NV-F690特厚钢板的精细组织和强韧性[J]. 刘东升,程丙贵,陈圆圆. 金属学报. 2012(03)
[5]Effect of Substructure on Toughness of Lath Martensite/Bainite Mixed Structure in Low-Carbon Steels[J]. LUO Zhi-jun1,2, SHEN Jun-chang2, SU Hang2, DING Yue-hua1,YANG Cai-fu2, ZHU Xing1(1. Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology, Kunming 650093,Yunnan, China; 2. Central Iron and Steel Research Institute, Beijing 100081, China). Journal of Iron and Steel Research（International）. 2010(11)
博士论文
[1]特厚板用HSLA钢的热变形行为与组织演变研究[D]. 高志玉.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]大型锻件汽轮机低压转子用30Cr2Ni4MoV钢组织遗传研究[D]. 王健.山东科技大学 2011
本文编号：3558653
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jinshugongy/3558653.html
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