為了滿足海洋工程用鋼裝備輕量化、高服役安全性以及節(jié)能減排的要求,應(yīng)發(fā)展具有高強(qiáng)度、高韌性、高塑性和良好焊接性能等高性能及高品質(zhì)海洋工程用鋼。本文針對海洋工程用鋼在連鑄、軋鋼、熱處理過程中所存在的宏觀、微觀成分、相結(jié)構(gòu)等不均質(zhì)特性,采用熱處理手段,通過微區(qū)成分和顯微組織調(diào)控,實(shí)現(xiàn)了力學(xué)性能優(yōu)化。本文著重揭示了亞臨界熱處理過程中合金元素配分對亞穩(wěn)奧氏體穩(wěn)定性的影響,以及M/A組元分解,調(diào)控異常組織改善塑性與韌性的技術(shù)和原理;另一方面還研究了合金元素在逆轉(zhuǎn)奧氏體中配分所形成的成分富集對再加熱過程中奧氏體形核率的影響規(guī)律,探索了調(diào)質(zhì)工藝細(xì)化奧氏體晶粒的原理與機(jī)制。首先,針對C-Mn低合金鋼存在的連鑄坯偏析所造成的帶狀組織,研究·了通過多步亞臨界配分處理,形成了 C、Mn富集的彌散穩(wěn)定的殘余奧氏體,從而極大改善C-Mn低合金鋼延伸率和韌性,使其能夠順利制備具有優(yōu)良膨脹性能的電阻焊接(ERW)鋼管,滿足深海石油開采用膨脹套管的性能要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示實(shí)驗(yàn)鋼熱軋板中板坯偏析所造成的組織呈不連續(xù)的帶狀結(jié)構(gòu),這些帶狀組織中主要富集了 C和Mn元素,經(jīng)ERW制管后在焊接區(qū)形成明顯的流變偏析帶,惡化了焊縫的沖...

【文章頁數(shù)】：141 頁

【學(xué)位級別】：博士

【文章目錄】：
致謝
摘要
Abstract
1 引言
2. 文獻(xiàn)綜述
    2.1 大規(guī)格厚鋼板的應(yīng)用背景及需求
    2.2 大規(guī)格厚鋼板的成分設(shè)計(jì)及組織性能特征
        2.2.1 成分設(shè)計(jì)原理
        2.2.2 大規(guī)格厚鋼板連鑄坯中宏觀偏析現(xiàn)象
        2.2.3 固態(tài)相變過程中C原子擴(kuò)散形成的微觀偏析
        2.2.4 高性能海洋工程用鋼存在的性能挑戰(zhàn)
    2.3 低合金鋼的組織調(diào)控工藝
        2.3.1 回火處理對低合金鋼組織的調(diào)控
        2.3.2 調(diào)質(zhì)或多步淬火+回火工藝對低合金鋼組織的調(diào)控
        2.3.3 多步臨界退火工藝對低合金鋼組織的調(diào)控
        2.3.4 TRIP鋼及Q&P工藝對合金鋼組織的調(diào)控
    2.4 高性能海洋工程用鋼組織調(diào)控與性能改善方法
        2.4.1 低合金鋼中M3組織對高性能鋼組織和性能的影響
        2.4.2 細(xì)化奧氏體晶粒對低合金鋼組織和力學(xué)性能的影響
        2.4.3 細(xì)化奧氏體晶粒方法
    2.5 本章總結(jié)和研究方向
        2.5.1 本章小結(jié)
        2.5.2 研究方向
3 C-Mn低合金膨脹套管中Mn偏析帶狀組織調(diào)控研究
    3.1 膨脹管成分和制備工藝
        3.1.1 膨脹管成分
        3.1.2 膨脹套管制造工藝流程為:
    3.2 熱軋卷板中的帶狀組織及熱軋板卷性能
        3.2.1 連鑄坯質(zhì)量
        3.2.2 熱軋卷板中帶狀組織
        3.2.3 熱軋卷板力學(xué)性能
        3.2.4 ERW鋼管力學(xué)性能
    3.3 熱處理工藝對膨脹套管管體和焊縫組織與性能的優(yōu)化
        3.3.1 膨脹套管組織調(diào)控原理
        3.3.2 管體力學(xué)性能改善
        3.3.3 膨脹套管熱處理前后焊縫組織優(yōu)化
        3.3.4 膨脹管熱處理后力學(xué)性能優(yōu)化
        3.3.5 膨脹管膨脹過程設(shè)計(jì)
        3.3.6 膨脹管膨脹后組織與力學(xué)性能的變化
    3.4 本章小結(jié)
4 460MPa特厚鋼板組織調(diào)控及力學(xué)性能改善研究
    4.1 實(shí)驗(yàn)材料
    4.2 熱軋實(shí)驗(yàn)鋼的力學(xué)性能
    4.3 實(shí)驗(yàn)鋼組織觀察和分析
    4.4 特厚鋼1/2t力學(xué)性能改善工藝
    4.5 力學(xué)性能檢測結(jié)果
    4.6 熱處理后組織演變
    4.7 本章小結(jié)
5 超高強(qiáng)(690MPa)特厚鋼板組織-力學(xué)性能和多步法熱處理研究
    5.1 實(shí)驗(yàn)材料
    5.2 熱軋板力學(xué)性能和組織
        5.2.1 熱軋板的力學(xué)性能
        5.2.2 熱軋板組織特征
    5.3 冷速和奧氏體化溫度對實(shí)驗(yàn)鋼相變動力學(xué)影響研究
        5.3.1 冷速對相變行為的影響
        5.3.2 奧氏體化溫度對貝氏體相變點(diǎn)的影響
    5.4 QLL熱處理工藝對100mm厚鋼板性能和組織影響研究
        5.4.1 熱處理工藝
        5.4.2 力學(xué)性能測試
        5.4.3 組織觀察和分析
    5.5 LQT多步熱處理工藝研究
        5.5.1 熱處理工藝
        5.5.2 力學(xué)性能測試
        5.5.3 組織觀察和分析
        5.5.4 兩相區(qū)退火處理過程中合金元素的配分
        5.5.5 M/A組元演變及析出
    5.6 本章小結(jié)
6 溶質(zhì)元素配分對奧氏體化及相變影響機(jī)理研究
    6.1 兩相區(qū)逆相變行為實(shí)驗(yàn)觀察和分析
        6.1.1 兩相區(qū)加熱過程熱模擬實(shí)驗(yàn)
        6.1.2 化學(xué)非均質(zhì)對逆相變奧氏體形核動力學(xué)影響研究
        6.1.3 組織觀察和分析
        6.1.4 逆轉(zhuǎn)奧氏體相變動力學(xué)分析
    6.2 合金元素在等溫處理過程中的配分行為
        6.2.1 合金元素在兩相區(qū)退火過程中的配分
    6.3 合金元素在完全奧氏體化后奧氏體中的均勻化行為
    6.4 逆轉(zhuǎn)奧氏體形核與晶體學(xué)表征
        6.4.1 逆轉(zhuǎn)奧氏體組織表征
        6.4.2 等軸狀逆轉(zhuǎn)奧氏體晶體學(xué)表征
        6.4.3 溶質(zhì)元素富集對奧氏體形核和長大的影響
    6.5 奧氏體在冷卻過程中的相變行為
    6.6 本章小結(jié)
7 結(jié)論
8 創(chuàng)新點(diǎn)
參考文獻(xiàn)
作者簡歷及在學(xué)研究成果
學(xué)位論文數(shù)據(jù)集



本文編號：3821651