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TMCP工艺对690mpa级容器钢组织和力学性能的影响

TMCP工艺对690MPa级容器钢组织和力学性能的影响

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作者：李金桥燕山大学

学位级别：硕士

低合金高强钢因其优异的强韧性和焊接性被广泛应用于制造移动罐车、石化液体储罐等容器。但是国内现有容器用钢与国外相比仍有很大差距,因此迫切需要研发更高强度级别的容器用钢。此类钢种多采用TMCP+调质工艺实现。且现有研究更多的是... 详细信息

低合金高强钢因其优异的强韧性和焊接性被广泛应用于制造移动罐车、石化液体储罐等容器。但是国内现有容器用钢与国外相比仍有很大差距,因此迫切需要研发更高强度级别的容器用钢。此类钢种多采用TMCP+调质工艺实现。且现有研究更多的是关注调质工艺对组织及力学性能的影响,TMCP工艺的影响鲜有研究。因此,本文旨在研究关键控轧控冷工艺对690 mpa级容器钢组织及强韧性的影响,优选出工艺窗口,为690 mpa级容器钢工业生产提供参考。本研究采用Gleeble-3500热模拟试验机模拟试验钢的控轧控冷过程。将试验钢分别以不同终轧温度(825～925°C),不同冷速(5～20°C/s),不同停冷温度(590～710°C)和不同返红温度(620～740°C)的工艺条件进行热模拟试验,然后对所有热模拟后的试样采用同一调质工艺进行调质处理,最后对不同TMCP工艺条件下的调质态钢板进行了拉伸性能和冲击性能测试,并且采用OM、SEM-EBSD、TEM和XRD进行微观结构表征,通过分析不同控轧控冷工艺下的微观组织和力学性能演变规律,揭示了关键TMCP工艺对微观组织及力学性能的调控机理。研究结果表明:试验钢经系列TMCP工艺模拟后调质处理,形成了板条贝氏体铁素体、粒状贝氏体铁素体和少量M-A组元的多相复合组织。随着终轧温度的从875°C降低到825°C,硬相M-A组元显著细化,分布更加弥散,应变硬化能力提高,使得屈服强度从589 mpa提高到631 mpa,抗拉强度从684 mpa提高到727 mpa。且大角度晶界占比增加,铁素体等效晶粒尺寸降低,冲击功也从94.5 J显著提高到199 J。随着冷却速度的增加,板条贝氏体增多,粒状贝氏体减少,位错密度显著增加,基体组织细化,使得屈服强度从572 mpa提高到634 mpa,抗拉强度从663 mpa提高到723 mpa,硬相M-A组元减少且细化,主要以长条状分布在板条之间,冲击韧性改善,从75.5 J显著提高到181 J。随着停冷-返红温度降低,等效晶粒尺寸显著降低,位错密度显著增加,使得屈服强度从563 mpa提高到627 mpa,抗拉强度从662 mpa提高到720 mpa,硬相M-A组元尺寸减小,分布更弥散,冲击功提高。其中终轧温度、控冷冷速对试验钢组织性能的影响更显著,停冷-返红温度次之。为满足690 mpa级容器钢常温状态下抗拉强度不低于690 mpa、屈服强度不低于550 mpa、-50°C冲击功不低于100 J的性能要求,优选出的TMCP工艺窗口为终轧温度825°C、停冷温度590°C、返红温度620°C,冷速20°C/s。

关键词： 690mpa级容器钢 TMCP工艺微观组织强度冲击韧性

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