F40高强度船板钢的TMCP工艺及低温韧性研究

摘要

针对济钢集团有限公司粗、精轧机的能力及特点，探索了批量生产F40船板钢的工艺，首先用济钢生产的连铸坯在中厚板厂进行试验轧制，通过分析轧制工艺与组织性能的关系优化了钢的成分和生产工艺，在初步掌握待开发钢组织、性能与生产工艺参数关系的基础上进行F40船板钢小批量试产，进一步完善工艺，重点解决了试产中的工艺稳定性及性能合格率。另外，还深入研究了不同工艺条件下F40船板钢组织与低温韧性之间的关系。通过系统研究得出以下结果：
　　 (1)根据测定的再结晶曲线及CCT曲线结合济钢其他级别船板钢的试制经验优化出钢成分和轧制方案：控制轧制时的开轧温度为840℃左右，终轧温度820℃左右，未再结晶区总的压下率65％左右，轧后采用冷速5℃/s左右控冷，终冷温度450℃左右，控冷后的终冷段采取直接堆垛缓冷。
　　 (2)用优化后的工艺轧制F40船板钢，可以获得针状铁素体+多边形铁素体混合组织，这种混合组织是一种稳定的组织，在(600℃左右)以下1小时回火或550℃长时间时效，组织改变不显著。微合金碳化物对位错及晶界的钉扎是组织稳定性的主要原因，时效过程中Nb碳氮化物的进一步析出将提高材料的强度和硬度。
　　 (3)用优化轧制工艺批量生产的三种厚度规格F40船板钢的强度、塑性、低温冲击韧性、冷弯性能和焊接性等性能均达到国标要求，这些数据证明本研究确定的F40船板钢成分、工艺是合理可行的，可以用于大批量工业生产。
　　 (4)影响F40船板钢低温韧性的最主要因素是铁素体和珠光体的晶粒尺寸。终冷阶段采用直接堆垛冷却时，较快的冷速导致晶粒长大被抑制，从而形成极细小针状铁素体加准多边形铁素体的复合组织，其韧脆转变温度Tk达到-70℃～-80℃；终冷阶段加盖保温罩时，较缓的冷速导致铁素体得以充分生长，最终得到尺寸相对较大的等轴铁素体晶粒加片状珠光体组织，韧脆转变温度Tk远高于-60℃。

目录

文摘

英文文摘

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第一章 绪论

1.1船板钢的技术要求和技术现状

1.1.1船板钢的技术要求

1.1.2船板钢分类

1.1.3 F40高强度船板钢的技术要求

1.1.4国外船板钢生产及技术现状

1.1.5我国船板生产与发展状况

1.2 TMCP工艺评述

1.2.1控制轧制的类型及工艺要求

1.2.2控制冷却工艺

1.2.3控轧控冷的国内外发展状况

1.3微合金钢低温韧性研究状况

1.3.1微合金钢的韧脆转变温度

1.3.2微合金钢韧脆转变温度的影响因素

1.3.3微合金元素铌、钒、钛等在钢中的作用

1.4研究目的和主要内容

1.4.1本研究目的

1.4.2主要研究内容

第二章 试验内容与方法

2.1试样制备

2.2再结晶曲线和CCT曲线的测定

2.3组织观察与分析

2.3.1金相组织观察

2.3.2扫描电镜(SEM)观察

2.3.3透射电镜(TEM)观察

2.4性能检测

2.4.1拉伸试验

2.4.2硬度试验

2.4.3夏比冲击试验

2.4.3冷弯试验

2.4.4焊接试验

第三章 F40船板钢控轧控冷工艺优化

3.1热模拟试验

3.1.1静态再结晶曲线的测定

3.1.2 CCT曲线的测定

3.2试验轧制

3.2.1轧制工艺设计

3.2.2性能测试

3.2.3夹杂物分析

3.2.4试轧结果的分析讨论

3.3本章小结

第四章 F40船板钢的小批量试产工艺及性能

4.1化学成分确定

4.2轧制工艺确定

4.3试产船板钢的组织与性能

4.3.1不同温度回火后钢的组织

4.3.2不同温度回火后钢的硬度变化

4.3.3拉伸性能

4.3.4冲击韧性

4.3.5冷弯性能

4.3.6焊接性能

4.4本章小结

第五章 F40船板钢组织与低温韧性的关系

5.1试样的成分、生产工艺及低温冲击值

5.2不同冷却工艺对F40钢板组织及低温冲击韧性的影响

5.2.1不同冷却条件下F40钢板的显微组织

5.2.2冷却工艺对钢板组织特性的影响

5.2.3组织形态对低温冲击韧性的影响

5.3本章小结

第六章 结论

参考文献

致谢