【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(qiáng)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(nèi)外眾多專家、企業(yè)的廣泛關(guān)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(xué)性能關(guān)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(shè)備,重點(diǎn)研究了3.5%Ni和9%Ni鋼的精細(xì)顯微組織結(jié)構(gòu)對低溫韌性的影響。本文研究結(jié)果如下:(1)分別對3.5%Ni鋼進(jìn)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(xué)性能的關(guān)系:3.5%Ni鋼經(jīng)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(xiàn)球化狀態(tài)。與熱軋態(tài)和正火態(tài)相比,晶粒明顯細(xì)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(jīng)QT、QLT、QQT熱處理工藝在回火過程中產(chǎn)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(xì)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(xì)化三者共同作用是提高強(qiáng)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(jìn)行QT和QLT熱處理。9%Ni鋼經(jīng)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(jié)晶區(qū)軋制,晶粒尺寸均勻;815℃和780℃時屬于部分再結(jié)晶區(qū)軋制;晶粒尺寸780℃時以未再結(jié)晶區(qū)軋制為主,大部分晶粒呈現(xiàn)扁平狀。QLT工藝下的晶粒比QT工藝下明顯細(xì)化,是提高9%Ni鋼強(qiáng)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(qiáng)度和低溫沖擊功不斷升高,抗拉強(qiáng)度逐漸降低,QLT工藝下則呈現(xiàn)非單調(diào)變化。對于相同的終軋溫度,QLT處理的9%Ni鋼屈服強(qiáng)度和低溫沖擊功均比QT處理的高。逆轉(zhuǎn)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(chǎn)生了元素富集區(qū),是提高9%Ni鋼低溫韌性的關(guān)鍵因素之一。逆轉(zhuǎn)變奧氏體的數(shù)量對低溫韌性具有一定的影響。
【學(xué)位授予單位】：遼寧科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)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(jìn)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(mào)易國，但是在全球 LNG 貿(mào)易占比從以往的 44%下降到 35%。由于新項目的投產(chǎn)，澳大利亞貿(mào)易占比從 2011 年 12%增加到 2016年 23%。進(jìn)口方面，增長強(qiáng)勁的主要是中國和印度。隨著中國經(jīng)濟(jì)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(hù)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(jìn)口量使得 LNG 產(chǎn)業(yè)取得了火箭式攀升，目前國內(nèi)也在不斷地建造LNG 接收站和 LNG 船。介于 LNG 貿(mào)易有著其特殊的特點(diǎn)，作為 LNG 運(yùn)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(chǎn)和目的地的一條紐帶，其作用如圖 1.3 所示。當(dāng)前國內(nèi)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(yuǎn)等集團(tuán)[4]。我國預(yù)計在 2020 年前將會擴(kuò)大 LNG 接收站的容量達(dá)到 500 萬噸以上，同時 LNG 船的數(shù)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(qiáng)化作用，產(chǎn)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(xì)化晶粒，又可以提高 Mn/C 比，提高韌性，降低韌脆轉(zhuǎn)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(jīng)濟(jì)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(xiàn)】

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本文編號：2735899