超低温用9Ni钢厚板生产工艺的开发

摘要

随着LNG贸易量的增加,对IMG结构材料9Ni钢的需求与日俱增,因此开发自主知识产权的9Ni钢具有非常重要的意义。本文通过成分设计、热模拟实验和大量的工艺实验,利用冲击和拉伸实验进行力学分析,用光学显微镜和SEM进行组织分析。对9Ni钢的高温变形行为,工艺路线及各主要工艺参数的组织性能进行了研究。取得了以下主要成果:
　　 (1)通过单道次压缩实验,研究了实验钢奥氏体动态软化行为,动态再结晶激活能为273.96kJ/mol。建立了峰值应变之前的变形抗力模型。通过热膨胀实验,确定了9Ni钢静态和变形40％的动态CCT曲线,在冷速1～30℃/s范围内,静态和动态条件下得到的组织都是以贝氏体组织为主,动态CCT中贝氏体开始转变温度比静态CCT中的低,转变结束温度高。
　　 (2)通过工艺试验,重现了现有的模铸和连铸连轧工艺路线。在此基础上,开发了新的在线热处理工艺,在线热处理工艺可采用两种方式:1)双相区终轧后直接淬火加回火；2)奥氏体区终轧后在双相区保温一段时间,然后淬火后加回火。
　　 (3)调整在不同温度区间的压下量分配,确定在奥氏体完全再结晶区分配大的压下量,适合采用DQ+T热处理工艺；在非完全再结晶区分配大的压下量,适合采用DQ+QT或DQ+QLT热处理工艺。通过控制终轧温度,确定终轧温度在奥氏体区较低温度时,适合采用QLT热处理工艺,在双相区热轧,有利于生成铁素体,可以采用DQ+T热处理工艺。
　　 (4)经过DQ+T、DQ+QT或空冷下来后的QT工艺热处理后得到的组织是以马氏体为基体加奥氏体的混合组织；经过DQ+QLT或空冷后QLT工艺热处理后得到的组织是以马氏体为基体加奥氏体和铁素体的混合组织。经过DQ+T、DQ+QT,DQ+QLT工艺热处理后的低温韧性依次增加,但屈服强度和抗拉强度则减少。

目录

文摘

英文文摘

第1章 绪论

1.1 前言

1.2 国内外发展状况

1.2.1 9Ni钢简介

1.2.2 国外9Ni钢发展状况

1.2.3 国内9Ni钢现状

1.2.4 9Ni钢发展方向

1.3 钢的强韧化

1.3.1 钢的强度和强化

1.3.2 钢的韧性和韧化

1.3.3 强韧化的技术途径

1.4 低终轧温度对组织性能的影响

1.5 在线热处理

1.6 课题研究的背景和主要内容

1.6.1 课题研究背景

1.6.2 课题研究内容

第2章 9Ni钢的成分设计与冶炼

2.1 9Ni钢的性能指标

2.2 成分设计

2.3 炼钢

2.4 本章小结

第3章 9Ni钢热模拟实验

3.1 单道次压缩实验

3.1.2 实验方案

3.1.2 9Ni钢的真应力-真应变曲线

3.1.3 9Ni钢的RTT曲线

3.1.4 变形过程的基本关系式

3.1.5 变形抗力分析

3.2 热膨胀实验

3.2.1 实验方案

3.2.2 9Ni钢连续冷却转变图

3.3 本章小结

第4章 工艺实验

4.1 实验设备及检测方法

4.1.1 热轧设备

4.1.2 显微组织的分析方法及设备

4.1.3 拉伸实验方法及设备

4.1.4 低温冲击实验方法及设备

4.2 模铸工艺实验

4.2.1 工艺实验

4.2.2 实验结果与讨论

4.3 连铸连轧工艺

4.3.1 工艺路线

4.3.2 实验结果

4.4 新工艺开发

4.4.1 连铸连轧双相区终轧工艺

4.4.2 在线热处理工艺

4.5 本章小结

第5章 9Ni钢性能的影响因素及韧化机理

5.1 工艺路线对组织性能的影响

5.1.1 实验方案

5.1.2 实验结果

5.2 热轧方案对组织性能的影响

5.2.1 不同温度区间压下分配比例对组织性能影响

5.2.2 终轧温度对性能的影响

5.3 热处理参数对低温韧性的影响

5.4 不同热处理工艺得到的组织及其对性能的影响

5.4.1 不同热处理工艺得到的组织及Ni元素的分布

5.4.2 复合组织韧化机理

5.4.3 不同复相组织对低温韧性的影响

5.5 本章小结

第6章 结论

参考文献

致谢