采用OM、SEM、TEM、EBSD、拉伸和沖擊等分析和檢測技術(shù),研究了工業(yè)生產(chǎn)的117 mm厚Ni-Cr-Mo-B超厚鋼板在厚度方向上微觀組織的變化及其對力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明,從表層到芯部,超厚板的屈服強(qiáng)度逐漸降低,表層和芯部的屈服強(qiáng)度分別為798和718 MPa;延伸率變化不大,為20.0%～22.0%;然而超厚板的-60℃沖擊功變化較大,其中表層、1/8T （T代表板厚）和芯部的沖擊功分別為35、160和20 J,使得整個厚度方向上的沖擊功變化曲線呈現(xiàn)"M"型。從表層到芯部,超厚板的板條寬度（198.7～500.6 nm）、界面碳化物尺寸（130.6～226.6 nm）和晶內(nèi)碳化物尺寸（45.8～106.2 nm）均逐漸增加,芯部還存在一定的塊狀區(qū),板條的細(xì)晶強(qiáng)化和碳化物的析出強(qiáng)化效果均減小,使得屈服強(qiáng)度從表層到芯部逐漸降低。從表層到芯部,有效晶粒尺寸先減小后增加,表層（2.2μm）和芯部（2.7μm）的有效晶粒尺寸較大,對解理裂紋擴(kuò)展的阻礙作用較弱,使得表層和芯部的沖擊功較低;而1/8T位置具有較小的有效晶粒尺寸（1.7μm）,對解理裂紋的阻礙作用較強(qiáng),從而獲得較高的沖擊功。 

【文章來源】：金屬學(xué)報. 2020,56(09)北大核心EISCICSCD

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置處的OM像

在不同厚度位置分別沿橫向(TD)和軋制方向(RD)取拉伸和沖擊試樣，比較超厚板在2個方向上的性能差異。拉伸實驗和沖擊實驗分別參考GB/T 228.1-2010和GB/T 229-2007進(jìn)行，其中拉伸試樣的平行段尺寸為直徑5 mm、長30 mm，沖擊樣品為10 mm×10 mm×55 mm的Charpy V型缺口試樣，缺口沿厚度方向，拉伸實驗在室溫下進(jìn)行，沖擊實驗溫度為-60℃，測試結(jié)果均取3個試樣測試結(jié)果的算術(shù)平均值。原始奧氏體晶粒和顯微組織觀察用的樣品依次經(jīng)過水砂紙機(jī)械研磨、金剛石拋光膏拋光，然后進(jìn)行腐蝕，前者采用熱腐蝕，腐蝕劑為過飽和的苦味酸水溶液(添加幾滴洗滌劑)，后者采用4%(體積分?jǐn)?shù))硝酸酒精腐蝕。采用GX51型光學(xué)顯微鏡(OM)進(jìn)行原始奧氏體晶粒和金相組織的觀察，其中隨機(jī)選取5個以上不同視場，采用截線法對原始奧氏體晶粒尺寸進(jìn)行統(tǒng)計。采用MERLIN Compact場發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對顯微組織進(jìn)行觀察，采用S-3400N掃描電鏡(SEM)對沖擊斷口進(jìn)行斷口形貌觀察，同時對沖擊斷口的剖面進(jìn)行裂紋擴(kuò)展路徑觀察，沖擊斷口的剖面取樣方案如圖1b所示。電子背散射衍射(EBSD)樣品經(jīng)過研磨和拋光后采用電解拋光方法制備，電解液為10%(體積分?jǐn)?shù))的高氯酸酒精溶液，電解電壓和時間分別為15 V和30 s,EBSD數(shù)據(jù)搜集采用MERLIN Compact場發(fā)射電鏡中集成的Ox‐ford Nordlys F+系統(tǒng)，掃描區(qū)域100μm×75μm，掃描步長為500 nm，數(shù)據(jù)分析采用HKL Channel 5軟件。透射電鏡(TEM)樣品通過線切割切取0.5 mm薄片，經(jīng)研磨至50μm后雙噴電解減薄制得，雙噴液為10%(體積分?jǐn)?shù))的高氯酸酒精，雙噴電解溫度約為-20℃，電壓和電流分別為20 V和40 mA，采用Tec‐nai G220 TEM進(jìn)行組織形貌觀察和電子衍射分析，并對板條寬度進(jìn)行統(tǒng)計，超厚板每個厚度位置統(tǒng)計的板條數(shù)量不小于100個；采用Image Pro Plus 6.0對碳化物尺寸進(jìn)行統(tǒng)計，球狀碳化物尺寸為碳化物的直徑，長條狀碳化物尺寸為碳化物的長軸尺寸，超厚板每個厚度位置統(tǒng)計的碳化物數(shù)量不少于200個。

圖5為Ni-Cr-Mo-B超厚板6、19和58 mm處的SEM像。由圖可見，6 mm處組織為LMT/LBT混合組織，且以LMT為主，圖中虛線所示為LBT，呈長條狀橫穿整個原始奧氏體晶粒(圖5a),SEM高倍放大形貌表明板條上分布著明顯的碳化物(圖5d);19 mm處長條狀LBT數(shù)量增多，LMT/LBT混合組織的取向更加混亂(圖5b和e);58 mm處組織由2種典型組織組成(圖5c)，其中呈板條狀的為LBT組織(圖5f)，呈塊狀特征的為GBT組織(圖5g)，并在塊狀區(qū)有粗大碳化物析出。通過SEM對不同厚度位置的組織組成進(jìn)行統(tǒng)計，如圖6所示。由圖可見，從表面到芯部，超厚鋼板不同厚度位置處的顯微組織組成呈現(xiàn)梯度變化的趨勢，表層(約3 mm內(nèi))為LMT組織，隨著厚度的增加(3～24 mm)，組織逐漸變成LMT/LBT混合組織，并在24 mm處變成完全的LBT組織，隨后開始出現(xiàn)GBT組織，從而形成LBT/GBT混合組織，且隨著厚度的增加(24～58 mm),GBT組織占比逐漸增加。圖4 Ni-Cr-Mo-B超厚板不同位置處的OM像

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]自升式海洋平臺齒條用177.8mm厚度鋼板的研制開發(fā)[J]. 吳濤,吳東召,葉建軍,龐輝勇,王九清.  寬厚板. 2015(03)
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博士論文
[1]特厚板用HSLA鋼的熱變形行為與組織演變研究[D]. 高志玉.北京科技大學(xué) 2016

碩士論文
[1]大型鍛件汽輪機(jī)低壓轉(zhuǎn)子用30Cr2Ni4MoV鋼組織遺傳研究[D]. 王健.山東科技大學(xué) 2011



本文編號：3558653