低合金高強度鋼成分-組織-性能控制與再制造.pdf

1、針對近年發(fā)展起來的V-N微合金化鐵素體.珠光體型熱軋低合金高強度H型鋼、Nb-V-Ti-Mo微合金化針狀鐵素體型低合金高強度深海管線鋼和Nb-Ti-Cr-Mo微合金化貝氏體型低合金高強度耐磨鋼存在的問題,分別研究了合金的成分和塑性變形機(jī)制、組織性能控制與預(yù)報、修復(fù)再制造,得到如下主要結(jié)論:
　　 (1)V/N質(zhì)量比為3.64,強度值最高,塑性最低。碳含量為0.19 wt％且V/N比為7.14時綜合性能最好。
　　 (2)

2、V-N微合金化鐵素體.珠光體型低合金高強度鋼的高溫塑性變形行為符合冪指數(shù)關(guān)系。在900-1150℃及0.001-15 s-1下,塑性變形由位錯芯區(qū)擴(kuò)散的冪律蠕變所控制,不存在塑性失穩(wěn)區(qū)域。建立的塑性變形機(jī)制圖,可有效指導(dǎo)該鋼生產(chǎn)工藝的制定。
　　 (3)V-N微合金化鐵素體.珠光體型低合金高強度鋼在熱變形過程中,α相與V(C,N)及γ相之間分別存在(010)V(C,N)//(011)α和[110]γ//[111]α關(guān)系。鐵素體易

3、在V(C,N)上形核生成晶內(nèi)鐵素體;隨相變溫度的降低、形變量的增加、軋后等溫溫度的降低及保溫時間的延長,晶內(nèi)鐵素體含量增加,在650℃時大量生成。熱軋H型鋼的冷卻速率和等效應(yīng)變由翼緣邊部到翼緣與腹板交界的R處逐漸降低。鐵素體晶粒尺寸在翼緣1/4和1/2處沒有明顯差別,均小于R處。截面不同部位珠光體含量差別不大,但珠光體片層間距由翼緣1/4到R處逐漸增大。V(C,N)以球狀或塊狀分布在鐵素體中,其含量由翼緣1/4到R處逐漸增加。大角度晶界

4、在翼緣1/4和翼緣1/2處所占比例大致相等,R處小約15%。采用在線控制冷卻技術(shù),成功實現(xiàn)了熱軋H型鋼截面溫差的降低,最高可達(dá)80%,晶粒尺寸波動降低64%,屈服強度波動值和殘余應(yīng)力顯著降低,消除了軋后腹板冷卻波浪。
　　 (4)數(shù)值模擬和有限元模擬相結(jié)合的Nb-V-Ti-Mo微合金化針狀鐵素體型低合金高強度深海管線鋼的組織和性能預(yù)報結(jié)果表明,屈服強度和抗拉強度預(yù)報值與實測值最大偏差分別為8.72%和9.43%,但80%樣本的偏

5、差均在6.80%之內(nèi),可以指導(dǎo)深海管線鋼生產(chǎn)工藝的優(yōu)化。
　　 (5)等離子堆焊鎳基合金涂層主要由γ(Ni,Fe)、(Fe,Cr)7C3和(Fe,Cr)2B相構(gòu)成,亞結(jié)構(gòu)主要為位錯,具有亞共晶的組織特征,存在明顯的成分偏析。30 wt.%Cr3C2的加入,增加了涂層中的富(Fe,Cr)化合物的相對含量,出現(xiàn)了Cr3C2和Ni4B3相,具有過共晶的組織特征。0.8 wt.%納米α-Al2O3的加入,沒有改變鎳基合金涂層的亞共晶組織

6、特征及γ(Ni,Fe)固溶體與富(Fe,Cr)相的相對含量,但降低了(Fe,Cr)7C3相的相對含量,增加了(Fe,Cr)2B相的相對含量,出現(xiàn)了四方結(jié)構(gòu)的納米γ-Al2O3,有形成堆垛層錯亞結(jié)構(gòu)的趨勢。Cr3C2和納米Al2O3的加入,均降低成分偏析程度。等離子堆焊鎳基合金涂層和添加30 wt.%Cr3C2或0.8 wt.%納米Al2O3的鎳基合金涂層的沖擊磨損性能分別是Nb-Ti-Cr-Mo微合金化高強度NM450耐磨鋼的1.3倍和