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新型低温韧性钢（系泊链钢）的开发与性能研究

作　者: 赵翠红
导　师: 丁红燕；戴起勋；王忠英
学　校: 江苏大学
专　业: 材料工程
关键词: 低温韧性钢(系泊链钢) R4级系泊链钢 成分设计 力学性能 热处理
分类号: TF762
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


海洋系泊链用钢主要用于制造海洋石油平台、海洋工程、航空母舰及其他军事工程的高级系泊链。由于这种链条长期浸泡在海水中,要经受海洋飓风、大浪的沖击,还要满足-20℃的低温冲击的服役环境;同时,应满足良好的冷弯成型性能、焊接性能和热处理性能。本文在已开发的R3级系泊链钢(HZR3)的基础上,根据国标GB/T20848-2007的要求,分别从强化和韧化2个角度出发对材料进行综合成分设计,采用转炉高效率低能耗、双精炼、高洁净冶炼技术,成功开发出R4级系泊链钢(HZR4)。对研制的HZR4的金相组织、晶粒度和非金属夹杂物的进行了分析和评定,测试了HZR4的CCT曲线、力学性能指标及热处理敏感性。研究结果表明:本项目采用的“铁水预处理→转炉→炉外精炼(LF精炼炉+RH真空脱气)→连铸→连轧→精整”生产工艺在国内处于先进水平,研制的HZR4其各项指标均超过国家标准,满足客户的使用要求。与HZR3相比,HZR4具有较低的碳含量(0.21%)、较高的Ni含量(0.98%),以及微合金化(Nb元素)等特点,上述措施和方法使晶粒得到进一步细化,晶粒度达到7级。屈服强度、抗拉强度均有较为明显的增加,但是延伸率和断面收缩率有所下降。HZR4的CCT曲线中无珠光体转变区。当冷却速度大于1℃/s时,即可发生马氏体转变,马氏体临界转变速度大大降低,淬透性得到了提高。而对于HZR3,必须冷却速度大于20℃/s时,才能够发生马氏体转变。在0℃、-20℃和-40℃三种温度下,HZR4的冲击吸收功均高于HZR3,显示出优异的冲击韧性,尤其是抗低温冲击能力,HZR4韧脆转变温度低于-40℃。HZR4和HZR3的强度对淬火加热温度和回火时间均表现出较低的敏感性,但塑性对回火时间较为敏感。回火温度对强度和塑性的影响比较大,从总的趋势来说,随着回火温度的升高,强度呈下降趋势,而塑性呈上升趋势,但HZR4强度的变化比较缓慢,表现出良好的抗回火稳定性;其次,回火温度对HZR4冲击韧性的影响不大。

全文目录


摘要  6-7
Abstract  7-11
第一章 绪论  11-19
  1.1 低温韧性钢概述  11-14
    1.1.1 低温韧性钢国内外研究现状  11-12
    1.1.2 脆性破坏的主要研究理论  12-13
    1.1.3 钢材的强度与韧性  13-14
  1.2 微合金化的强韧化原理  14
  1.3 影响韧-脆转变温度的因素  14-16
  1.4 低温韧性钢的应用—系泊链用钢  16-17
  1.5 本文的研究内容和研究方法  17-19
第二章 HZR4的成分及组织设计  19-26
  2.1 低温韧性钢(系泊链钢)的开发思路  19
  2.2 化学成分对低温韧性钢(系泊链钢)性能的影响  19-21
  2.3 HZR4的服役条件和性能要求  21-22
  2.4 成分设计  22-25
    2.4.1 R3级材料的成分  22
    2.4.2 R4级材料的成分设计  22-24
    2.4.3 实际化学成分  24-25
  2.5 本章小结  25-26
第三章 系泊链用钢的生产工艺  26-32
  3.1 系泊链钢的铁水预处理  27
  3.2 系泊链钢的转炉炼钢  27
  3.3 系泊链钢的炉外精炼  27-28
  3.4 系泊链钢的连铸工艺  28
  3.5 系泊链钢的轧制工艺  28-30
  3.6 本章小结  30-32
第四章 泊链钢的组织和性能研究  32-51
  4.1 CCT曲线的测定  32-37
    4.1.1 测定原理及方法  32-33
    4.1.2 HZR3系泊链钢的CCT曲线  33-35
    4.1.3 HZR4系泊链用钢的CCT曲线  35-37
  4.2 晶粒度  37-38
    4.2.1 检测方法  37
    4.2.2 结果与分析  37-38
  4.3 非金属夹杂物  38
    4.3.1 检测方法  38
    4.3.2 结果与分析  38
  4.4 力学性能  38-43
    4.4.1 取样及检测方法  38-39
    4.4.2 强度  39-40
    4.4.3 塑性  40-41
    4.4.4 冲击韧性  41-43
  4.5 热处理敏感性试验  43-50
    4.5.1 试验方法与结果  43-45
    4.5.2 淬火加热温度对力学性能的影响  45-47
    4.5.3 回火时间对力学性能的影响  47-48
    4.5.4 回火温度对力学性能的敏感性  48-50
  4.6 本章小结  50-51
结论  51-52
参考文献  52-55
致谢  55

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中图分类: > 工业技术 > 冶金工业 > 炼钢 > 各种钢的冶炼 > 优质钢
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