【摘要】：隨著機械工程結(jié)構(gòu)的大型化,機械工程結(jié)構(gòu)對鋼材的強韌性要求越來越高,所需鋼板尺寸也越來越厚。同時為了提高焊接效率,降低鋼結(jié)構(gòu)的建設(shè)成本,廣泛使用大線能量焊接,而大線能量焊接會造成鋼材焊接熱影響區(qū)(heat affected zone-HAZ)的晶粒和組織明顯粗化,導致焊接熱影響區(qū)的韌性明顯下降,因此這對大厚度結(jié)構(gòu)鋼提出了適應(yīng)大線能量焊接要求的挑戰(zhàn)。在此背景下,通過向鋼中引入細小彌散的高熔點氧化物夾雜,利用這些氧化物夾雜物在鋼的焊接冷卻過程中誘導晶內(nèi)針狀鐵素體(intragranulaur acicular ferrite-IAF)形核來細化焊接熱影響區(qū)組織的氧化物冶金技術(shù),逐漸受到人們的關(guān)注和肯定。本課題對氧化物冶金壓力容器用鋼中細小夾雜物對鋼的焊接熱影響區(qū)的組織性能的影響進行研究,以弄清楚氧化物引起焊接熱影響區(qū)細化機制,確定細化焊接熱影響區(qū)組織的有利夾雜,明確細化焊接熱影響區(qū)的夾雜物類型及晶體學結(jié)構(gòu)關(guān)系,深入探索晶內(nèi)針狀鐵素體對于改善焊接熱影響區(qū)低溫沖擊韌性作用機理,并對誘導晶內(nèi)針狀鐵素體形核的夾雜物的適宜尺寸進行模擬計算,以及對氧化物冶金鋼的耐蝕性進行了探索。通過研究得到如下結(jié)論：(1)氧化物冶金壓力容器用鋼中既有納米級TiN,TiOx等第二相粒子細化原奧,又有1-3μm有效夾雜物誘導形成IAF分割原奧氏體晶粒,細化了HAZ組織,減小了HAZ的有效晶粒尺寸,從而提高HAZ的低溫沖擊韌性。(2)通過對焊接熱模擬后的沖擊斷口及斷口截面的SEM觀察以及EBSD分析表明：夾雜物誘導形核的IAF可以阻礙裂紋形核和擴展。IAF通過自身的較好的塑性變形能力以及分割細化原奧氏體晶粒提高裂紋形核功；IAF與周圍的貝氏體形成大角晶界(45。)阻礙裂紋擴展,并且通過變形吸收裂紋擴展功,從而提高HAZ的低溫沖擊韌性。(3)通過EBSD對誘導IAF形核的氧化鈦和硫化錳復合夾雜物的結(jié)構(gòu)分析,確定了誘導IAF形核的TiOx/MxS復合夾雜為Ti2O3/MnS復合夾雜,取向分析表明MnS趨向于在Ti203上以特定的慣習面和慣習方向({0001}Ti2O3//{111}MnS,10-10Ti2O3//110MnS)析出。(4)在Ti2O3/MnS復合夾雜物上形核的IAF與原奧保持K-S關(guān)系,并且趨向于在同一貝茵組,但因IAF與周圍的貝氏體不在同一貝茵組,因此可以增加大角晶界(45。)密度,提高焊接熱影響區(qū)的低溫沖擊韌性。(5)通過計算表明,對于TiOx/MnS復合夾雜,隨著夾雜物尺寸的增大,其周圍的貧錳區(qū)減小,臨界形核尺寸也逐漸減小,并且臨界形核尺寸小于貧錳區(qū)尺寸,所以影響夾雜物能否誘導IAF形核的因素主要是貧錳區(qū)尺寸,夾雜物過大(大于3μm),則貧錳區(qū)尺寸較小,不利于IAF的形成。(6)通過氧化冶金鋼和傳統(tǒng)方法冶煉的對比鋼的鹽霧腐蝕實驗得出,氧化物冶金鋼中由于其較高的含氧量,可以提高鋼基體自腐蝕電位,氧化物冶金鋼中的氧化物夾雜沒有造成其耐腐蝕性能的惡化,氧化冶金鋼和傳統(tǒng)方法冶煉的對比鋼的耐腐蝕性能差別不大。
[Abstract]:......
【學位授予單位】：北京科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TG142.1

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本文編號：2446863