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亚稳奥氏体对高强度海洋工程用钢力学性能的影响

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东北大学学报（自然科学版） 2021年第10期42卷 1400-1406页

作者：周成刘文鹏叶其斌王昭东东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室辽宁沈阳110819 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0~6%)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分... 详细信息

采用力学性能测试、组织观察等方法研究临界退火和不同温度回火对海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响.结果表明,实验钢经两相区退火和不同温度回火后,获得了回火马氏体及不同体积分数(0~6%)的残余奥氏体.随实验钢中残余奥氏体体积分数的增加,屈服强度从753 MPa降低到506 MPa,抗拉强度介于794~843 MPa,屈强比从0.9降低到0.6,延伸率从31.3%提高到36.2%.实验钢中残余奥氏体能够提高冲击塑性变形能力并阻碍裂纹扩展,在-80℃冲击功达到236 J,然而热稳定性差的残余奥氏体在低温下优先转变成马氏体并降低了低温韧性,冲击功下降到136 J.

关键词：海洋工程用钢残余奥氏体强度低温韧性热处理

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海洋工程用钢的大气腐蚀与耐候钢的发展

中国冶金 2022年第8期32卷 7-24页

作者：周鲁军杨善武北京科技大学钢铁共性技术协同创新中心北京100083 阳江合金材料实验室广东阳江529500

综述了海洋工程用钢的大气腐蚀行为与耐候钢发展方面的研究,特别是近十余年来国内外的相关成果。首先介绍了钢大气腐蚀的电化学模型,并从耐候钢特殊的锈层结构与合金元素作用两方面论述了耐候钢的锈层保护机制;然后分析了环境因素,包括... 详细信息

综述了海洋工程用钢的大气腐蚀行为与耐候钢发展方面的研究,特别是近十余年来国内外的相关成果。首先介绍了钢大气腐蚀的电化学模型,并从耐候钢特殊的锈层结构与合金元素作用两方面论述了耐候钢的锈层保护机制;然后分析了环境因素,包括相对湿度与污染物、光照、锈层损伤等,对耐候钢大气腐蚀行为的影响;最后总结了耐候钢的发展历程以及晶粒尺寸与显微组织等非合金因素在耐候钢发展中的作用,可为新型耐候钢的设计与应用提供指导。

关键词：海洋工程用钢大气腐蚀锈层合金元素耐候钢

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高性能船舶及海洋工程用钢的开发

钢铁 2012年第12期47卷 1-8页

作者：杨才福苏航钢铁研究总院工程用钢研究所北京100081

对高性能船舶及海洋工程用钢的需求背景与研究进展进行了综述,并介绍了高品质船舶及海洋工程用钢的发展方向。海洋石油工业的飞速发展给造船及海洋工程用钢提出了高强度、高韧性、大线能量焊接、良好的耐腐蚀性以及大厚度、大尺寸规格... 详细信息

对高性能船舶及海洋工程用钢的需求背景与研究进展进行了综述,并介绍了高品质船舶及海洋工程用钢的发展方向。海洋石油工业的飞速发展给造船及海洋工程用钢提出了高强度、高韧性、大线能量焊接、良好的耐腐蚀性以及大厚度、大尺寸规格的要求。

关键词：船板钢海洋工程用钢大线能量焊接耐腐蚀钢球扁钢齿条钢

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海洋工程用钢焊材及接头组织与性能研究

海洋工程用钢焊材及接头组织与性能研究

作者：曾道平兰州交通大学

学位级别：硕士

海洋工程用钢因具有良好的强韧性、耐腐蚀性能和焊接性等优点,而被广泛应用于海洋港口、船舶、钻井平台、油气管道运输、跨海大桥等海洋工程领域,而焊接作为连接海洋工程用钢的重要制造加工技术,能极大地降低海洋工程装备制造的复杂性... 详细信息

海洋工程用钢因具有良好的强韧性、耐腐蚀性能和焊接性等优点,而被广泛应用于海洋港口、船舶、钻井平台、油气管道运输、跨海大桥等海洋工程领域,而焊接作为连接海洋工程用钢的重要制造加工技术,能极大地降低海洋工程装备制造的复杂性、提高生产效率和降低生产成本。然而,使用目前的国产焊接材料焊接海洋工程用钢时,通常需要较高的预热温度和焊后热处理,且存在着低温韧性不足和离散性较大、焊接工艺适应性较差等问题,这不仅降低了焊接效率并增大了焊接成本,而且获得的焊缝金属容易出现极限强度失效和低温脆断破坏,严重降低海洋工程装备的性能和使用寿命。如何优化焊接材料中合金元素及其含量,实现焊前无预热和焊后无热处理,同时改善焊缝金属组织,提高焊缝金属性能,已成为急需解决的重大工程应用问题。焊接作为连接海洋工程用钢的重要制造加工技术,能极大地降低海洋工程装备制造的复杂性和生产成本、提高生产效率,因而海洋工程装备中存在着大量焊接结构件,其中焊接时长约占海洋工程装备制造总时长的30～40%,焊接成本约占海洋工程装备总成本的30～50%。当采用多层多道焊焊接海洋工程用钢时,焊缝金属的各焊道之间可能产生未熔合、夹渣、气孔等缺陷,同时先焊道受到后焊道的热循环作用,导致先焊道部分组织发生重结晶相变,增大焊缝金属的显微组织组成和化学成分分布的不均匀性和不连续性;另外,紧贴熔合线的粗晶区由于受到热循环的峰值温度高,使得高温停留时间长,原奥氏体晶粒过度长大,且原奥氏体晶粒内易形成粒状贝氏体、M-A组元等脆性组织,造成粗晶区的低温冲击韧性较差,共同降低焊接接头的性能。此外,海洋工程装备长期服役于低温、潮湿、海水腐蚀溶液的环境中,而且受到海风、波浪、地震等外加载荷的作用,使得焊接接头容易出现极限强度失效断裂破坏、低温脆性破坏、腐蚀破坏等结构破坏,严重威胁海洋工程装备的使用性能。为此,本文基于微合金化理论和焊接冶金原理,采用Si-Mn联合脱氧技术,对合金元素及其含量进行合理调控,为440 MPa级海洋工程用钢制备了3种气保护实心焊丝,并进行了熔敷金属试验,研究了不同焊丝的熔敷金属组织、强韧化机理及耐腐蚀性能,得到了强韧性及耐蚀性均满足实际工程需求的3#气保护实心焊丝。然后采用3#气保护实心焊丝,分别以11.5 k J/cm、16.5 k J/cm和21.5 k J/cm的热输入进行了对接接头焊接试验,并对不同热输入的焊接接头进行了显微组织分析、力学性能及耐腐蚀性能测试,确定出了合适的热输入。最后,采用系列温度冲击试验、动态撕裂试验、室温疲劳裂纹扩展速率试验和室温裂纹尖端张开位移试验研究了焊缝金属的断裂韧性。研究所得主要结论如下:（1）熔敷金属组织与性能研究表明,合理调控熔敷金属中Mn、Ni、Cr和Cu含量,能促进CCT曲线右移和降低相变温度,从而促进针状铁素体形成和铁素体板条从平行状分布向交织状分布转变,并细化铁素体板条尺寸,进而提高低温韧性和耐腐蚀性能;熔敷金属中Mn、Ni和Cr含量均增加,会促进M-A组元形成,不利于低温韧性;熔敷金属中夹杂物以大尺寸夹杂物为主,降低低温韧性,但不同熔敷金属中夹杂物尺寸及数量存在较大差异;当Mn含量为1.31%、Ni含量为1.79%、Cr含量为0.40%、Cu含量为0.028%时,熔敷金属的强韧性匹配和耐腐蚀性能最佳,且焊前无预热和焊后热处理。（2）不同热输入的焊接接头组织与性能研究表明,随着热输入的增大,柱状晶组织先从粗大的粒状贝氏体和板条贝氏体向细小的针状铁素体转变,再向先共析铁素体、侧板条铁素体和针状铁素体转变,焊道间中针状铁素体含量逐渐减小,同时焊缝金属中M-A组元含量逐渐增大,导致焊缝金属的硬度和强度逐渐降低,冲击吸收功和耐腐蚀性能呈先增大后减小的变化趋势;随着热输入的增大,粗晶区中粒状贝氏体和M-A组元含量逐渐增大,同时原奥氏体晶界处的M-A组元逐渐从颗粒状/短条状弥散分布向大尺寸的链状分布转变。（3）焊缝金属的断裂韧性研究表明,焊缝金属的韧脆转变温度约为-48.4℃;-1℃下焊缝金属的动态撕裂能为892 J,纤维断面率为65%,侧膨胀值为4.16 mm;随着恒幅载荷（13～17 k N）的增大,载荷循环次数不断减小,焊缝金属的疲劳寿命减小,而且当应力强度因子范围（35）K相同时,总体上疲劳裂纹扩展速率da-d N随着恒幅载荷的增大而逐渐减小;焊缝金属的CTOD值d为0.481～0.781 mm,有效特征值d为0.5103 mm,离散系数仅为16.5%,焊缝金属具有良好的断裂韧性。

关键词：海洋工程用钢强韧化耐腐蚀性能热输入断裂韧性

淬火温度对620 MPa级海洋工程用钢组织及性能的影响

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材料热处理学报 2019年第1期40卷 112-117页

作者：周成赵坦朱隆浩金耀辉李家安严玲张鹏王晓航海洋装备用金属材料及其应用国家重点实验室辽宁鞍山114009 鞍钢集团钢铁研究院辽宁鞍山114009

研究了不同淬火温度对620 MPa超高强海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:实验钢经两相区淬火+回火处理后的组织为板条状铁素体和回火索氏体,其强度较低,低温韧性较高,当使前驱体调整为马氏体时,导致铁素体板条束尺寸缩短... 详细信息

研究了不同淬火温度对620 MPa超高强海洋工程用钢显微组织和力学性能的影响。结果表明:实验钢经两相区淬火+回火处理后的组织为板条状铁素体和回火索氏体,其强度较低,低温韧性较高,当使前驱体调整为马氏体时,导致铁素体板条束尺寸缩短和增宽,最终实验钢强度下降,低温冲击韧性变化不明显;实验钢经完全奥氏体相区淬火+回火处理后的组织为回火索氏体,其强度较高,低温冲击韧性较低,当调整前驱体为马氏体后,最终形成了更加细小均匀的回火索氏体组织,此时其强度变化不明显,但低温冲击韧性得到较大提升。

关键词：淬火和回火显微组织力学性能海洋工程用钢

淬火温度对E550海洋工程用钢组织与性能的影响

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金属热处理 2012年第4期37卷 76-79页

作者：张杰蔡庆伍武会宾周洪宝蒋金星北京科技大学冶金工程研究院北京100083

对控轧控冷态60 mm厚的E550海洋工程用钢分别进行860、890、930℃的奥氏体化淬火,650℃的回火,使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对热处理后钢板的组织和力学性能进行研究。结果表明:调质处理钢板的屈服强度随着淬火温度的升高不... 详细信息

对控轧控冷态60 mm厚的E550海洋工程用钢分别进行860、890、930℃的奥氏体化淬火,650℃的回火,使用扫描电子显微镜和电子背散射衍射技术对热处理后钢板的组织和力学性能进行研究。结果表明:调质处理钢板的屈服强度随着淬火温度的升高不断增加,而抗拉强度和伸长率基本保持不变。860℃淬火后的组织细小均匀,晶内有大量小角度晶界存在,冲击吸收能量在188～335 J之间;890℃淬火,晶粒尺寸有所增加,且晶粒间多以大角度晶界为多;930℃淬火,由于温度较高,相邻奥氏体晶粒间出现相互吞并生长现象,冲击吸收能量很不稳定,最低仅为20 J。

关键词：海洋工程用钢低碳贝氏体热处理晶界电子背散射衍射(EBSD) 控轧控冷

Ni含量对EQ70海洋工程用钢CCT曲线的影响

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金属热处理 2022年第1期47卷 100-105页

作者：陶素芬吴浩孙桂林陈龙陈波安徽工业大学冶金工程学院安徽马鞍山243002 安徽工业大学冶金减排与资源综合利用教育部重点实验室安徽马鞍山243002

采用DIL805A热膨胀仪测定了Ni含量分别为1.53%、1.72%、1.81%、2.06%的EQ70海洋工程用钢在不同冷速下的热膨胀曲线,结合组织观察和维氏硬度测定绘制其连续冷却转变曲线。结果表明,冷速在0.5℃/s以下,试验钢的组织为贝氏体,冷速超过2℃/s... 详细信息

采用DIL805A热膨胀仪测定了Ni含量分别为1.53%、1.72%、1.81%、2.06%的EQ70海洋工程用钢在不同冷速下的热膨胀曲线,结合组织观察和维氏硬度测定绘制其连续冷却转变曲线。结果表明,冷速在0.5℃/s以下,试验钢的组织为贝氏体,冷速超过2℃/s时,组织全部转变为马氏体。随着Ni含量增加,试验钢的Ac;几乎不变,Ac;和Ms降低,贝氏体转变的温度区间缩小,贝氏体转变的冷速范围扩大,贝氏体的形貌也发生变化,马氏体形貌没有发生明显变化。

关键词： Ni含量连续冷却转变海洋工程用钢组织硬度

回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响

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金属热处理 2022年第10期47卷 147-153页

作者：车马俊周生璇杜晓洁赵晋斌何宜柱徐震霖安徽工业大学材料科学与工程学院安徽马鞍山243002 南京钢铁股份有限公司江苏南京210035 江苏省高端钢铁材料重点实验室江苏南京210035

为探究回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析了原始淬火态和不同回火温度下EH890钢的物相及微观组织,通过电化学试验研究了不同热处理状态下的腐蚀行为,并结合显微硬度、位错密度计算分析了... 详细信息

为探究回火温度对EH890海洋工程用钢耐蚀性能的影响,采用X射线衍射仪、场发射扫描电镜分析了原始淬火态和不同回火温度下EH890钢的物相及微观组织,通过电化学试验研究了不同热处理状态下的腐蚀行为,并结合显微硬度、位错密度计算分析了回火温度对其腐蚀的影响规律。结果表明,EH890钢原始淬火态组织为板条贝氏体,少量粒状贝氏体及准多边形铁素体和薄膜状残留奥氏体,随着回火温度的提高,贝氏体板条不断粗化,铁素体与残留奥氏体分解转化,回火温度达到350℃时,贝氏体边界处开始析出弥散细小的碳化物及第二相。随回火温度的升高,试样钢的耐蚀性能呈现先上升后下降的趋势。一方面,回火处理降低了因淬火产生的高位错密度,减轻试样的腐蚀倾向;另一方面,随着回火温度的升高,弥散第二相不断从基体析出,与基体形成局部电偶作用,破坏钝化膜的完整性,降低钝化膜对基体的保护作用,降低腐蚀抗力。在两种因素的综合作用下,经350℃回火试样表面形成了更具保护性的钝化膜,表现出最佳的耐蚀性能。

关键词：海洋工程用钢回火温度耐蚀性能位错密度

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我国高品质船舶、海洋工程用钢研究进展

材料导报 2018年第A01期32卷 428-431页

作者：赵捷中国船级社北京100007

在介绍船舶、海洋工程用钢基本性能要求的基础上,重点介绍了具有代表性的原油船货油舱用耐蚀钢及大热输入量焊接用钢的材料特征、技术难点及研究进展。在比较国内外船舶和海洋工程用钢开发差距的基础上,提出了我国发展这两种钢的对策。

关键词：船舶用钢海洋工程用钢海洋耐蚀钢货油舱用钢大热输入量焊接