高強度船用球扁鋼的強韌化機理研究.pdf

1、球扁鋼因具有特殊的截面尺寸特點，在船舶建造中用作扶強材，是船舶專用結構型鋼。采用V-N微合金化處理技術研制的10CrNiMoV球扁鋼(以下簡稱試驗鋼)具有高強度和高韌性，屈服強度達到Re1≥440MPa，-40℃沖擊功達到Akv-40℃≥49J，性能遠高于GB/T9945-2001《熱軋球扁鋼》中最高等級D40級球扁鋼的性能水平。本文利用ANSYS有限元數(shù)值模擬、Thermo-Calc熱力學計算，模擬計算了試驗鋼在軋后冷卻過程的溫度場分

2、布情況和第二相的析出;利用掃描電鏡、透射電鏡、相分析等先進分析試驗技術，觀察了試驗鋼的微觀組織結構、測試了試驗鋼中第二相的析出相組成、尺寸大小與分布等。本文通過上述模擬計算和試驗，對V-N微合金化高強度球扁鋼的強韌化機理進行了分析和研究。
　　 利用ANSYS有限元數(shù)值分析軟件模擬計算了球扁鋼在軋后冷卻過程中的溫度場分布，較為精確地計算出球扁鋼不同位置的溫度差異，球頭心部與腹板的最大溫差達到100～200℃。球扁鋼截面不同部位冷

3、速不同，造成了截面溫度場分布不均勻，溫度的差異對球扁鋼截面不同部位的組織、力學性能產生影響。導致從腹板到球頭心部，組織逐漸粗化，力學性能逐漸下降。
　　 系統(tǒng)研究了V在球扁鋼中的析出及分布。研究發(fā)現(xiàn)：細小、彌散的V(C，N)析出以及鐵素體晶粒細化是V-N微合金化球扁鋼強韌性提高的主要因為。在軋后空冷的球扁鋼中生成了大量的第二相粒子V(C，N)。粒子主要分布在基體鐵素體中，部分于奧氏體中析出，析出的第二相粒子尺寸細小，分布均勻。V

4、(C，N)粒子在球扁鋼不同部位的析出不同：從腹板到球頭心部，V(C，N)析出量逐漸增加，析出粒子的平均尺寸逐漸減小。V(C，N)的析出量不同、析出尺寸的不同對基體產生的析出強化作用也不同，在球頭心部的析出強化作用相對最為顯著，提高了球頭心部的性能，在一定程度上彌補了因軋制工藝所造成的性能損失。
　　 N含量的增加，提高了V(C，N)的開始析出溫度，并促進了V在球扁鋼中的析出，使其在球扁鋼中的晶粒細化和析出強化效果明顯，顯著細化了