【摘要】：隨著我國石油和化工行業(yè)的高速發(fā)展,對液化天然氣(LNG)和液化乙烯氣(LEG)的需求量急劇增加,因而鎳系低溫用鋼的需求量也顯著增加。由于近年LEG儲罐和LEG船開始向大型化方向發(fā)展,這不僅對鎳系低溫用鋼的強度提出更高的要求,同時還要具有優(yōu)異的低溫韌性。因此低成本、高性能的鎳系低溫用鋼的研發(fā),受到了國內外眾多專家、企業(yè)的廣泛關注。本文選取鎳系低溫用鋼常見的3.5%Ni鋼和9%Ni鋼作為研究對象,系統(tǒng)地研究終軋溫度、QT和QLT熱處理工藝對實驗鋼的顯微組織和力學性能關系的影響規(guī)律;同時利用掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、和X射線衍射(XRD)法等試驗設備,重點研究了3.5%Ni和9%Ni鋼的精細顯微組織結構對低溫韌性的影響。本文研究結果如下:(1)分別對3.5%Ni鋼進行8種熱處理工藝,研究了各種熱處理工藝條件下3.5%Ni鋼的顯微組織和力學性能的關系:3.5%Ni鋼經NT熱處理后得到的顯微組織為鐵素體和珠光體,珠光體中滲碳體呈現球化狀態(tài)。與熱軋態(tài)和正火態(tài)相比,晶粒明顯細化,這種顯微組織狀態(tài)是3.5%Ni鋼具有良好的低溫韌性原因之一;3.5%Ni鋼經QT、QLT、QQT熱處理工藝在回火過程中產生了碳化物,合金元素在此過程中發(fā)生重新排布,形成元素富集區(qū)。細小的滲碳體作為第二相粒子分布于鐵素體基體,其與孿晶馬氏體消失和晶粒細化三者共同作用是提高強度和低溫韌性的主要原因。(2)對9%Ni鋼采用不同的終軋溫度軋制,軋后分別進行QT和QLT熱處理。9%Ni鋼經QLT工藝和QT工藝處理得到的顯微組織分別以回火索氏體和回火屈氏體為主。終軋溫度為860℃-1000℃時,為再結晶區(qū)軋制,晶粒尺寸均勻;815℃和780℃時屬于部分再結晶區(qū)軋制;晶粒尺寸780℃時以未再結晶區(qū)軋制為主,大部分晶粒呈現扁平狀。QLT工藝下的晶粒比QT工藝下明顯細化,是提高9%Ni鋼強度和韌性的原因之一。在QT工藝條件下,隨著終軋溫度的升高,9%Ni鋼的屈服強度和低溫沖擊功不斷升高,抗拉強度逐漸降低,QLT工藝下則呈現非單調變化。對于相同的終軋溫度,QLT處理的9%Ni鋼屈服強度和低溫沖擊功均比QT處理的高。逆轉變奧氏體在兩相區(qū)等溫過程中發(fā)生了Ni、Mn等合金元素的配分,產生了元素富集區(qū),是提高9%Ni鋼低溫韌性的關鍵因素之一。逆轉變奧氏體的數量對低溫韌性具有一定的影響。
【學位授予單位】：遼寧科技大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：TG142.1;TG161
【圖文】：

1.緒論世界范圍的 LNG 出口和進口量（百分比）如圖 1.2 所示�？梢钥闯�，卡塔爾依然是全球 LNG 最大出口貿易國，但是在全球 LNG 貿易占比從以往的 44%下降到 35%。由于新項目的投產，澳大利亞貿易占比從 2011 年 12%增加到 2016年 23%。進口方面，增長強勁的主要是中國和印度。隨著中國經濟迅猛發(fā)展，人們越來越重視環(huán)境污染帶給生活的一些問題，因此為了保護環(huán)境的需要，使得天然氣在中國市場具有良好的市場前景。由于 LNG 使用需求量的不斷增加，LNG持續(xù)增加的進口量使得 LNG 產業(yè)取得了火箭式攀升，目前國內也在不斷地建造LNG 接收站和 LNG 船。介于 LNG 貿易有著其特殊的特點，作為 LNG 運輸鏈上的承載者，LNG 船被看作是漂浮在海平面上的移動管道，LNG 船是連接生產和目的地的一條紐帶，其作用如圖 1.3 所示。當前國內的 LNG 船的發(fā)展正處于成長期，各地也投入大量的資金和人力區(qū)建造，主要有中海、中遠等集團[4]。我國預計在 2020 年前將會擴大 LNG 接收站的容量達到 500 萬噸以上，同時 LNG 船的數量也有大幅度提高[5,6]。

圖 1.3 鎳對低溫韌性的影響Fig. 1.3 The effect of Ni on cryogenic toughness(3) Si 元素硅是重要的脫氧劑，卻容易形成夾雜物而危害韌性，因此 9%Ni 鋼要控制在0.15%~0.30%，且在控制氧含量的條件下，硅含量越低越好。(4) Mn 元素Mn 是置換式元素，可以置換 -Fe 中的 Fe 原子，又可以固溶在基體 -Fe 中起到固溶強化作用，產生晶格畸變。Mn 又是開啟奧氏體相區(qū)元素，可與 γ-Fe 無限固溶，屬于非碳化物形成元素，不與碳形成碳化物，可以細化晶粒，又可以提高 Mn/C 比，提高韌性，降低韌脆轉變溫度。一定量的 Mn 在某種程度上可以取代一部分 Ni，提高經濟效益。(5) P、S 元素S 在鋼中易和 Mn 形成 MnS 夾雜物，損害鋼的韌性。P 與 S 的作用相似，不

【參考文獻】

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本文編號：2735899