Nb含量对低合金高强钢微观组织和力学性能的影响

本研究设计了4组Nb添加量依次为0、0.025%、0.085%、0.180%的低合金高强钢,通过OM、SEM/EDS和力学性能测试,研究了Nb微合金钢的微观组织和强韧化机制。结果表明,未添加Nb的钢组织由粗大的多边形铁素体和少量贝氏体组成,而Nb微合金钢组织主要由细小的针状铁素体和贝氏体构成,且随着Nb含量的增加,析出相NbC的数量增多,晶粒逐渐细化。当Nb含量为0.085%时,钢具有最佳的综合力学性能,这可以归因于硬质相贝氏体以及细小的晶粒所带来的细晶强化作用,另一方面,弥散分布的细小析出相NbC(尺寸分布在50～300 nm)保证了钢的组织均匀性,0.085%Nb钢表现出最为稳定的低温冲击韧性。     

Mo、B对低合金高强钢组织和性能的影响

对两种不同成分的C-Mn-Mo系低合金高强钢(HSLA)进行拉伸和冲击试验,采用光学显微镜和扫描电子显微镜观察试验钢种的微观组织,分析Mo和B对HSLA钢组织和性能的影响.结果表明,通过控制钢种的成分和工艺,可得到具有高强度、高韧性匹配的C-Mn-Mo系HSLA钢,钢种具有贝氏体组织;在C-Mn-Mo系HSLA钢中,适当增加Mo和B的含量,可以明显提高钢种的强度,且不损害其塑韧性.     

CSP流程Ti微合金化高强钢的疲劳性能

采用升降法对CSP工艺生产的2mm厚Ti微合金化高强钢的疲劳性能进行研究.结果发现:高强钢的抗拉强度为830 MPa;疲劳强度为685 MPa,约为抗拉强度的0.83倍;伸长率为18.8%.绘制了高强钢的S--N曲线,并拟合出疲劳寿命与最大应力的关系.通过扫描电镜对疲劳断裂机理进行了分析.宏观疲劳断口可见明显的裂纹源区、扩展区和瞬断区形貌.疲劳裂纹起始于带钢表面微裂纹;疲劳扩展区存在微观疲劳辉纹、二次裂纹和宏观疲劳贝纹线;瞬断区出现撕裂棱,兼有韧窝存在.     

析出粒子对钛微合金化高强钢奥氏体晶粒长大的影响

通过析出粒子与奥氏体晶粒尺寸的定量关系,建立奥氏体晶粒长大模型,计算TiN和TiC析出粒子共同作用下钛微合金化钢奥氏体晶粒尺寸. 根据析出相质点理论计算结果表明:随着加热温度的升高,析出粒子体积分数逐渐减少,粒子半径逐渐增大,TiC粒子强烈阻止奥氏体晶粒长大,TiN粒子对奥氏体晶粒长大钉扎效果一般. 采用实验测试手段测量不同加热温度下保温30 min后实验钢的奥氏体晶粒尺寸,与理论计算结果吻合较好.     

Nb微合金化冷轧双相钢DP980的试制研究

采用C-Si-Mn-Cr-Nb合金系,采取两种热轧、退火工艺,在实验室试制Nb微合金化冷轧双相钢DP980. 结果表明,两种试制钢的抗拉强度分别为1 034 MPa和1 048 MPa,屈服强度分别为534 MPa和499 MPa,伸长率分别为11.2%和11.3%,n值分别为0.28和0.27,屈强比分别为0.52和0.48;试制钢的热轧组织为F+P,连续退火后的组织为F+M,退火后的应力应变曲线表现出连续屈服的特点.     

Nb对中碳低合金耐磨钢组织和性能的影响

通过光学显微镜、扫描电镜、透射电镜、力学性能测试等手段分析了微量合金元素铌对低合金耐磨钢组织和性能的影响.加入质量分数为0.034％的Nb后,耐磨钢的硬度提高HB 9,-20℃夏比冲击功从29.4J提高到37.6J,耐磨性能提高3.5％.硬度和韧性提高的主要原因是组织的细化和析出强化,含Nb钢在奥氏体化过程中析出纳米级的细小NbC第二相,并且钉扎奥氏体晶界,抑制晶粒的长大,钉扎类型符合Zener模型,但不同于之前研究者所得的比例系数.     

防腐措施对低合金铸铁耐海水腐蚀性能的影响

本文介绍了海水阀用低合金铸铁在海水中的腐蚀行为。测定了该铸铁的腐蚀速率0.142-0.155毫米/年。通过对材质采取阴极保护和防腐涂层措施,使海水阀用低合金铸铁的耐海水腐蚀性能得到显著提高。     

低合金铸铁在高流速海水中的腐蚀研究

本文测试了常用的几种低合金铸铁在高流速海水中的腐蚀行为与腐蚀特征。试验证明，低合金铸铁在海水流速低于１１ｍ／ｓ时，冲刷磨损腐蚀形式为湍流腐蚀，而不是空泡腐蚀，在高流速条件下片状石墨铸铁的耐蚀性优于球状石墨铸铁。     

海水阀用低合金铸铁的铸造性能

本文介绍了海水阀用低合金铸铁铸造性能的测试数据,表明了该类合金铸铁与相同碳当量的灰铸铁铸造性能相近,为该类铸铁的生产和发展提供了基本工艺参数,从而保证了核电站用大口径海水阀的铸件质量。     

正火过程中V--N微合金化钢的第二相行为

采用物理化学相分析、高分辨透射电镜等手段研究V-N微合金化钢在正火过程中第二相行为,并进行相应的理论计算,讨论该行为对材料性能产生的影响.正火加热保温过程中,V-N钢有约32.9%的V( C,N)未溶解,阻止奥氏体晶粒长大.在正火冷却过程中,未溶解的V( C,N)诱导晶内铁素体形核,细化铁素体晶粒,而溶解的V( C,N)重新析出,起到析出强化作用. V( C,N)析出相行为的变化导致材料力学性能的改变.与热轧态V-N钢相比,正火态V-N钢细晶强化贡献值增加31 MPa,而析出强化贡献值减少45 MPa.     

高强高韧低合金锰钢的研制

采用多元合金化思路设计了一种新型低合金高强度高韧性锰钢.研究了该钢的静态CCT曲线、显微组织、断口形貌以及热处理工艺对钢的力学性能的影响.结果表明:该钢中过冷奥氏体的稳定性高,具有高淬透性及高回火稳定性,经890～930℃淬火及200～230℃回火后获得回火板条马氏体组织,使该钢具有高的强韧性(抗拉强度Rm≥1500MPa,冲击韧性Akv≥85J)匹配;钢中适当提高锰含量,符合我国资源情况,具有较高的性价比.     

NbC纳米析出相对低合金高强钢氢致开裂的影响研究

We investigated the effect of nanosized NbC precipitates on hydrogen-induced cracking (HIC) of high-strength low-alloy steel by conducting slow-strain-rate tensile tests (SSRT) and performing continuous hydrogen charging and fracture analysis. The results reveal that the HIC resistance of Nb-bearing steel is obviously superior to that of Nb-free steel, with the fractured Nb-bearing steel in the SSRT exhibiting a smaller ratio of elongation reduction (I_δ). However, as the hydrogen traps induced by NbC precipitates approach hydrogen saturation, the effect of the precipitates on the HIC resistance attenuate. We speculate that the highly dispersed nanosized NbC precipitates act as irreversible hydrogen traps that hinder the accumulation of hydrogen at potential crack nucleation sites. In addition, much like Nb-free steel, the Nb-bearing steel exhibits both H-solution strengthening and the resistance to HIC.     

原位观察TiN粒子对低合金高强度钢模拟焊接热影响区粗晶区晶粒细化作用

采用高温激光共聚焦显微镜原位观察和电子背散射衍射技术研究TiN粒子在低合金高强度钢模拟大线能量焊接热循环过程中晶粒细化效果。研究发现合理的Ti和N含量能形成大量细小弥散分布的纳米级TiN粒子,在焊接热循环过程中有效钉扎热影响区粗晶区奥氏体晶界,抑制晶粒粗化。同时,TiN附着在Al2 O3表面析出,在冷却过程中有效促进针状铁素体形核,得到有效晶粒尺寸非常细小的由少量针状铁素体和大量贝氏体构成的复合组织。     

连续退火工艺对低硅型冷轧低合金高强钢板 力学性能的影响

利用多功能连续退火模拟器Multipas对屈服强度为380MPa的低硅型冷轧低合金高强钢板连续退火生产工艺进行了模拟,研究了在820,800, 780℃三种不同退火温度和60, 120,160m·min-1三种不同退火速度下,连退工艺对冷轧低合金高强钢板组织、力学性能的影响.结果表明,在不同的退火温度、退火速度下钢板退火组织的晶粒度基本相同,采用较低的退火温度和较高的退火速度时,可获得较好的强化效果.同时指出,在较高的连续退火温度下,退火速度对力学性能的影响较为显著.     

3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO_2腐蚀行为

采用高温、高压反应釜和电化学技术对3Cr低合金管线钢及焊接接头的CO2腐蚀行为进行研究.结果表明,3Cr低合金管线钢在高温、高压CO2腐蚀环境中表面生成致密的富Cr腐蚀产物膜,这是其抗CO2腐蚀性能优于X65钢的主要原因.3Cr低合金管线钢焊接接头中母材、热影响区和焊缝的腐蚀产物膜特征相似,结构致密,均存在Cr元素的富集.与X65钢相比,3Cr低合金管线钢的自腐蚀电位较正,自腐蚀电流密度较低.在CO2腐蚀介质中,3Cr低合金管线钢焊接接头的母材区域作为阳极首先发生腐蚀,焊缝和热影响区作为阴极受到保护.     

Corrosion behavior and corrosion products of a low-alloy weathering steel in Qingdao and Wanning

A newly developed low-alloy weathering steel has been exposed in two coastal sites (Qingdao in the north, Wanning in the south) in China for one year. The samples in Wanning corroded far more seriously than those in Qingdao. The rust layer formed on the steel was analyzed by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscopy (SEM), N₂ adsorption approach, polarization curves, and electrochemical impedance spectroscopy (EIS). The rust formed in Qingdao contains more X-ray amorphous compounds and is more compact than that formed in Wanning. Cr and Cu are enriched in the rust layer near the steel matrix, and the phenomenon is more obvious in Qingdao than in Wanning. The rust layer formed in Qingdao suppresses the anodic and cathodic reaction more remarkably than that formed in Wanning does. The rust layer formed in Qingdao possesses a higher ability to block the permeation of chloride ions than that formed in Wanning does.     

腐蚀后高强钢管混凝土柱轴压性能

为研究不同腐蚀率下钢材力学性能的变化规律,以Q235、Q355和Q460钢材为研究对象,对12组共38个钢材试样进行了中性盐雾腐蚀试验和单轴拉伸试验,并对腐蚀后钢材性能退化规律进行了总结,提出了适用于不同强度等级的腐蚀后钢材强度预测公式。基于提出的腐蚀后钢材强度预测公式和腐蚀后实际壁厚,建立了腐蚀后高强钢管混凝土柱精细化数值分析模型,在与试验结果对比验证的基础上,分析了不同腐蚀率、混凝土强度和长细比等参数对承载力的影响规律,并依据不同规范采用不同计算方法对腐蚀后的高强钢管混凝土柱的承载力公式进行了预测。结果表明：腐蚀率的增大,钢材弹性模量基本保持不变,屈服平台逐渐缩短甚至消失。随着腐蚀率增加,方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载下降速率略大于圆形截面。混凝土强度等级越高,腐蚀后峰值荷载下降幅度越小。长细比增加,腐蚀后方形截面高强钢管混凝土柱峰值荷载对应的位移增加速率略大于圆形截面。使用钢材强度折减叠加壁厚折减的方法,三种规范对腐蚀后高强钢管混凝土柱承载力的预测更为准确,离散性也更小。     

Determining role of heterogeneous microstructure in lowering yield ratio and enhancing impact toughness in high-strength low-alloy steel

Here we present a novel approach of intercritical heat treatment for microstructure tailoring,in which intercritical annealing is introduced between conventional quenching and tempering.This induced a heterogeneous microstructure consisting of soft intercritical ferrite and hard tempered martensite,resulting in a low yield ratio(YR)and high impact toughness in a high-strength low-alloy steel.The initial yielding and subsequent work hardening behavior of the steel during tensile deformation were modified by the presence of soft intercritical ferrite after intercritical annealing,in comparison to the steel with full martensitic microstructure.The increase in YR was related to the reduction in hardness difference between the soft and hard phases due to the precipitation of nano-carbides and the recovery of dislocations during tempering.The excellent low-temperature toughness was ascribed not only to the decrease in probability of microcrack initiation for the reduction of hardness difference between two phases,but also to the increase in resistance of microcrack propagation caused by the high density of high angle grain boundaries.