高性能海洋工程用钢组织调控及力学性能研究
发布时间：2023-05-22 00:31
为了满足海洋工程用钢装备轻量化、高服役安全性以及节能减排的要求,应发展具有高强度、高韧性、高塑性和良好焊接性能等高性能及高品质海洋工程用钢。本文针对海洋工程用钢在连铸、轧钢、热处理过程中所存在的宏观、微观成分、相结构等不均质特性,采用热处理手段,通过微区成分和显微组织调控,实现了力学性能优化。本文着重揭示了亚临界热处理过程中合金元素配分对亚稳奥氏体稳定性的影响,以及M/A组元分解,调控异常组织改善塑性与韧性的技术和原理;另一方面还研究了合金元素在逆转奥氏体中配分所形成的成分富集对再加热过程中奥氏体形核率的影响规律,探索了调质工艺细化奥氏体晶粒的原理与机制。首先,针对C-Mn低合金钢存在的连铸坯偏析所造成的带状组织,研究·了通过多步亚临界配分处理,形成了 C、Mn富集的弥散稳定的残余奥氏体,从而极大改善C-Mn低合金钢延伸率和韧性,使其能够顺利制备具有优良膨胀性能的电阻焊接(ERW)钢管,满足深海石油开采用膨胀套管的性能要求。实验结果显示实验钢热轧板中板坯偏析所造成的组织呈不连续的带状结构,这些带状组织中主要富集了 C和Mn元素,经ERW制管后在焊接区形成明显的流变偏析带,恶化了焊缝的冲...
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2. 文献综述
2.1 大规格厚钢板的应用背景及需求
2.2 大规格厚钢板的成分设计及组织性能特征
2.2.1 成分设计原理
2.2.2 大规格厚钢板连铸坯中宏观偏析现象
2.2.3 固态相变过程中C原子扩散形成的微观偏析
2.2.4 高性能海洋工程用钢存在的性能挑战
2.3 低合金钢的组织调控工艺
2.3.1 回火处理对低合金钢组织的调控
2.3.2 调质或多步淬火+回火工艺对低合金钢组织的调控
2.3.3 多步临界退火工艺对低合金钢组织的调控
2.3.4 TRIP钢及Q&P工艺对合金钢组织的调控
2.4 高性能海洋工程用钢组织调控与性能改善方法
2.4.1 低合金钢中M3组织对高性能钢组织和性能的影响
2.4.2 细化奥氏体晶粒对低合金钢组织和力学性能的影响
2.4.3 细化奥氏体晶粒方法
2.5 本章总结和研究方向
2.5.1 本章小结
2.5.2 研究方向
3 C-Mn低合金膨胀套管中Mn偏析带状组织调控研究
3.1 膨胀管成分和制备工艺
3.1.1 膨胀管成分
3.1.2 膨胀套管制造工艺流程为:
3.2 热轧卷板中的带状组织及热轧板卷性能
3.2.1 连铸坯质量
3.2.2 热轧卷板中带状组织
3.2.3 热轧卷板力学性能
3.2.4 ERW钢管力学性能
3.3 热处理工艺对膨胀套管管体和焊缝组织与性能的优化
3.3.1 膨胀套管组织调控原理
3.3.2 管体力学性能改善
3.3.3 膨胀套管热处理前后焊缝组织优化
3.3.4 膨胀管热处理后力学性能优化
3.3.5 膨胀管膨胀过程设计
3.3.6 膨胀管膨胀后组织与力学性能的变化
3.4 本章小结
4 460MPa特厚钢板组织调控及力学性能改善研究
4.1 实验材料
4.2 热轧实验钢的力学性能
4.3 实验钢组织观察和分析
4.4 特厚钢1/2t力学性能改善工艺
4.5 力学性能检测结果
4.6 热处理后组织演变
4.7 本章小结
5 超高强(690MPa)特厚钢板组织-力学性能和多步法热处理研究
5.1 实验材料
5.2 热轧板力学性能和组织
5.2.1 热轧板的力学性能
5.2.2 热轧板组织特征
5.3 冷速和奥氏体化温度对实验钢相变动力学影响研究
5.3.1 冷速对相变行为的影响
5.3.2 奥氏体化温度对贝氏体相变点的影响
5.4 QLL热处理工艺对100mm厚钢板性能和组织影响研究
5.4.1 热处理工艺
5.4.2 力学性能测试
5.4.3 组织观察和分析
5.5 LQT多步热处理工艺研究
5.5.1 热处理工艺
5.5.2 力学性能测试
5.5.3 组织观察和分析
5.5.4 两相区退火处理过程中合金元素的配分
5.5.5 M/A组元演变及析出
5.6 本章小结
6 溶质元素配分对奥氏体化及相变影响机理研究
6.1 两相区逆相变行为实验观察和分析
6.1.1 两相区加热过程热模拟实验
6.1.2 化学非均质对逆相变奥氏体形核动力学影响研究
6.1.3 组织观察和分析
6.1.4 逆转奥氏体相变动力学分析
6.2 合金元素在等温处理过程中的配分行为
6.2.1 合金元素在两相区退火过程中的配分
6.3 合金元素在完全奥氏体化后奥氏体中的均匀化行为
6.4 逆转奥氏体形核与晶体学表征
6.4.1 逆转奥氏体组织表征
6.4.2 等轴状逆转奥氏体晶体学表征
6.4.3 溶质元素富集对奥氏体形核和长大的影响
6.5 奥氏体在冷却过程中的相变行为
6.6 本章小结
7 结论
8 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3821651
【文章页数】：141 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 引言
2. 文献综述
2.1 大规格厚钢板的应用背景及需求
2.2 大规格厚钢板的成分设计及组织性能特征
2.2.1 成分设计原理
2.2.2 大规格厚钢板连铸坯中宏观偏析现象
2.2.3 固态相变过程中C原子扩散形成的微观偏析
2.2.4 高性能海洋工程用钢存在的性能挑战
2.3 低合金钢的组织调控工艺
2.3.1 回火处理对低合金钢组织的调控
2.3.2 调质或多步淬火+回火工艺对低合金钢组织的调控
2.3.3 多步临界退火工艺对低合金钢组织的调控
2.3.4 TRIP钢及Q&P工艺对合金钢组织的调控
2.4 高性能海洋工程用钢组织调控与性能改善方法
2.4.1 低合金钢中M3组织对高性能钢组织和性能的影响
2.4.2 细化奥氏体晶粒对低合金钢组织和力学性能的影响
2.4.3 细化奥氏体晶粒方法
2.5 本章总结和研究方向
2.5.1 本章小结
2.5.2 研究方向
3 C-Mn低合金膨胀套管中Mn偏析带状组织调控研究
3.1 膨胀管成分和制备工艺
3.1.1 膨胀管成分
3.1.2 膨胀套管制造工艺流程为:
3.2 热轧卷板中的带状组织及热轧板卷性能
3.2.1 连铸坯质量
3.2.2 热轧卷板中带状组织
3.2.3 热轧卷板力学性能
3.2.4 ERW钢管力学性能
3.3 热处理工艺对膨胀套管管体和焊缝组织与性能的优化
3.3.1 膨胀套管组织调控原理
3.3.2 管体力学性能改善
3.3.3 膨胀套管热处理前后焊缝组织优化
3.3.4 膨胀管热处理后力学性能优化
3.3.5 膨胀管膨胀过程设计
3.3.6 膨胀管膨胀后组织与力学性能的变化
3.4 本章小结
4 460MPa特厚钢板组织调控及力学性能改善研究
4.1 实验材料
4.2 热轧实验钢的力学性能
4.3 实验钢组织观察和分析
4.4 特厚钢1/2t力学性能改善工艺
4.5 力学性能检测结果
4.6 热处理后组织演变
4.7 本章小结
5 超高强(690MPa)特厚钢板组织-力学性能和多步法热处理研究
5.1 实验材料
5.2 热轧板力学性能和组织
5.2.1 热轧板的力学性能
5.2.2 热轧板组织特征
5.3 冷速和奥氏体化温度对实验钢相变动力学影响研究
5.3.1 冷速对相变行为的影响
5.3.2 奥氏体化温度对贝氏体相变点的影响
5.4 QLL热处理工艺对100mm厚钢板性能和组织影响研究
5.4.1 热处理工艺
5.4.2 力学性能测试
5.4.3 组织观察和分析
5.5 LQT多步热处理工艺研究
5.5.1 热处理工艺
5.5.2 力学性能测试
5.5.3 组织观察和分析
5.5.4 两相区退火处理过程中合金元素的配分
5.5.5 M/A组元演变及析出
5.6 本章小结
6 溶质元素配分对奥氏体化及相变影响机理研究
6.1 两相区逆相变行为实验观察和分析
6.1.1 两相区加热过程热模拟实验
6.1.2 化学非均质对逆相变奥氏体形核动力学影响研究
6.1.3 组织观察和分析
6.1.4 逆转奥氏体相变动力学分析
6.2 合金元素在等温处理过程中的配分行为
6.2.1 合金元素在两相区退火过程中的配分
6.3 合金元素在完全奥氏体化后奥氏体中的均匀化行为
6.4 逆转奥氏体形核与晶体学表征
6.4.1 逆转奥氏体组织表征
6.4.2 等轴状逆转奥氏体晶体学表征
6.4.3 溶质元素富集对奥氏体形核和长大的影响
6.5 奥氏体在冷却过程中的相变行为
6.6 本章小结
7 结论
8 创新点
参考文献
作者简历及在学研究成果
学位论文数据集
本文编号：3821651
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