● 摘要
本文以生产高强高韧船板用钢为目标,以热处理工艺改进为手段,研究了高强高韧船板钢的微观组织结构和力学性能。采用Gleeble热模拟实验机,研究了变形温度和变形速率对材料晶粒尺寸的影响。通过采用QLT热处理对材料进行热处理,改善了材料的微观组织结构,提高了材料的各项力学性能。研究了不同QLT热处理过程中,二次淬火(L)温度和回火(T)温度对材料微观组织结构和力学性能的影响,确定了最佳的二次淬火(L)温度和回火(T)温度。采用高温激光原位观察仪对材料的加热和保温过程进行了原位观察,在此过程中原位观察到了一种黑色相的析出过程,并分析了黑色相的出现对材料高温性能和室温力学性能的影响,结果显示黑色相的存在可以提高材料的高温和室温拉伸性能,可以作为提高材料强度性能的一种手段。论文主要工作和结果如下:选择确定了材料的主要合金元素成分,经过冶炼、铸造、锻造、轧制后,采用端淬法绘制了材料的淬硬性曲线。采用热膨胀法和差热分析法测量了材料加热过程中的奥氏体化相变点分别为:Ac1:694℃;Ac3:787℃,为后继热处理工艺的制定提供了必要的数据参考。根据Gleeble热模拟所得到的变形温度和变形速率对材料晶粒尺寸和再结晶过程的影响确定了材料的轧制工艺,并分析了材料在轧制状态下的组织结构和力学性能。采用QLT热处理工艺取代传统的淬火+回火热处理工艺,可以改善材料的微观组织结构和力学性能。通过分析二次淬火L温度和回火T温度的变化对材料组织结构和力学性能的影响,确定了最佳的QLT热处理加热温度为:Q:870℃;L:770℃;T:580℃。采用高温激光原位观察仪(HTCLSM)原位观察了材料在升温和保温过程中的组织演变过程,在900℃保温过程中观察到了一种全新的黑色相的析出。能谱分析和元素面扫描发现黑色相中富含Cr、Mn和V元素。黑色相的平均显微硬度为320HV,基体处的平均显微硬度为270HV。热处理模拟实验和高温拉伸实验结果显示,黑色相可以提高材料的室温强度和高温强度,可以作为一种强化手段。
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