B-Ni复合添加低合金高强度钢冲击韧性研究

摘要

低合金高强度钢（HighStrengthLowAlloySteel，HSLASteel）是一种含有少量合金元素并具有较高强度的结构钢。它是在控制轧制和控制冷却的生产工艺条件下，通过微量合金元素的沉淀强化和细晶强化等作用，强度、韧性等性能显著提高的一类钢，它广泛应用于建筑、汽车、桥梁、船舶、压力容器、海上石油钻井平台等各种工程结构件中，具有显著的经济效益和社会效益。随着人们对钢材使用性能要求的不断提高，需要材料工作者对原有钢种不断地改进或开发新的钢种。在服役的过程中，低温脆性是此类钢重点关注的方面，我们希望获得高的低温冲击韧性和较低的韧脆转变温度以及优异的加工性能。微合金化是提高HSLA钢使用性能的重要方法，它是冶金中的一项新技术，即在钢中加入微量的铌、钒、钛、硼等碳化物、氮化物及碳氮化物形成元素，获得具有良好综合力学性能的工程结构钢。
　　 本文以B-Ni复合添加Q345E钢为主要研究对象，结合国家标准及质量生产要求，设计了B-Ni复合添加Q345E钢的化学成分，同时确定了生产工艺流程。然后利用金相显微镜、电子万能试验机、冲击试验机、扫描电子显微镜及能谱仪等材料分析实验仪器，对B-Ni复合添加Q345E钢的显微组织、力学性能、冲击韧性、钢中的夹杂物进行了分析研究。
　　 通过以上各种实验手段，得到如下结论:B-Ni复合添加Q345E钢的纵向冲击韧性明显高于横向冲击韧性，主要原因是纵向和横向在轧制过程中变形程度不同，变形量比较大的纵向会得到“纤维组织”，而变形量较小的横向金属流线不明显，钢中出现了各向异性，从而导致冲击韧性的差异性。同时纵向冲击韧性的离散度也高于横向的，波动性也比较大。钢中的夹杂物主要是氧化铁、氧化钙及氧化铝等氧化物夹杂以及硫化物夹杂，尺寸一般比较小，随温度降低，对低温脆性的影响愈加强烈，导致韧脆转变温度升高。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的研究背景及意义

1．1．1 课题的背景

1．1．2 选题的意义

1．2 课题的来源

1．3 课题的研究方法

1．4 本课题的难点与解决方法

第二章 文献综述

2．1 引言

2．2 低合金高强度钢的微合金化

2．2．1 微合金元素及其特征

2．2．2 钒微合金化在钢中的作用

2．2．3 铌微合金化在钢中的作用

2．2．4 钛微合金化在钢中的作用

2．2．5 硼在微合金钢中的作用

2．2．6 镍在钢中的作用

2．2．7 微合金化技术的国内外发展

2．3 钢的低温脆性及冲击韧性

2．3．1 钢中的低温脆性现象

2．3．2 韧脆转变温度的评价方法

2．3．3 低温脆性转变机理

2．3．4 低温脆性的影响因素

2．4 主要实验技术指标

2．4．1 扫描电子显微分析

2．4．2 波谱仪和能谱仪

第三章 B-Ni复合添加Q345E成分设计及组织性能分析

3．1 引言

3．2 化学成分设计

3．2．1 合金钢设计原则

3．2．2 合金钢设计的基本内涵

3．2．3 成分设计过程

3．3 B-Ni复合添加Q345E钢的生产工艺

3．4 组织性能分析

3．4．1 成分测定

3．4．2 显微组织及力学性能分析

3．5 夹杂物分析

3．6 本章小结

第四章 B-Ni复合添加Q345E钢冲击韧性研究

4．1 引言

4．2 纵向冲击韧性分析

4．2．1 纵向冲击试验

4．2．2 纵向冲击断口形貌分析

4．3 横向冲击试验

4．4 纵向与横向冲击试验的差异性及产生原因

4．4．1 纵向与横向冲击功的差异性

4．4．2 冲击功差异性的产生原因

4．5 本章小结

第五章 结论与展望

5．1 结论

5．2 展望

参考文献

致谢

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