EH40高强度船板钢的研制与开发

论文摘要

随着船舶吨位的大型化方向发展,造船业感到国产普通强度船体钢强度不足,所以对船用钢特别是高强度船用钢提出更多品种和更高质量的要求。但国产船板由于种种原因,不能满足造船业的需求,高技术含量,高附加值的高等级别船扳需大量进口弥补不足。因此希望各企业依靠技术进步,大幅度增加E级、F级、Z级钢的发展。本论文的研究目的在于通过开发EH40高强度级别造船用钢板,为制定工业生产工艺参数提供了依据。全文研究的主要内容和取得的主要成果如下:（1）以铌钛微合金化EH40级船板钢为研究对象,在MMS-300热模拟机上进行了实验,研究了EH40钢奥氏体晶粒尺寸随温度的变化规律,确定了EH40钢的粗化温度为1250℃;通过单道次压缩实验,研究了变形温度、变形速率、变形程度对EH40钢高温奥氏体变形后动态再结晶的影响,建立了EH40钢的奥氏体高温变形行为的数学模型。（2）通过双道次压缩实验,研究了EH40钢奥氏体变形后静态再结晶的影响,确定了EH40钢的静态再结晶终止温度为900℃～950℃。通过热膨胀法结合金相组织观察,研究了EH40钢动态连续冷却转变曲线,确定了EH40钢在冷速大于5℃/s时,得到的主要是铁素体和贝氏体组织;而在冷速小于5℃/s时,得到的主要是铁素体和珠光体组织。在热分析仪上,确定了EH40钢的Ac3和Ar3分别为880℃和775℃,Ac1和Ar1分别为850℃和704℃。（3）在φ450热轧机组上对EH40两种成分实验用钢进行轧制工艺试验及组织性能检测,采用TMCP工艺:板坯加热温度1200℃,中间坯厚度是成品厚度的2.5～3倍,终轧温度810±10℃,返红温度660±10℃,冷却速度5℃/s～10℃/s。论文开发的EH40船板具有低的韧脆转变温度,优异的强韧性、时效性能以及抗层状撕裂性能,均满足船级社的船规和国标要求。（4）对于厚板开发了正火热处理工艺,设计了正火交货的化学成分,得到了正火工艺制度:加热温度900±10℃,加热速度1.6min/mm,保温时间5±1min。研发的钢板各项性能满足船级社的船规及国标要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 高强度船板钢国内外发展状况及发展方向
• 1.2.1 国外高强度船板钢发展状况
• 1.2.2 我国高强度船板钢的发展状况
• 1.2.3 高强度船板钢的发展方向
• 1.3 高强度船板板钢中的主要工艺路线
• 1.3.1 化学成分的设计
• 1.3.1.1 基本元素
• 1.3.1.2 微合金化元素
• 1.3.1.3 有害杂质元素
• 1.3.1.4 钢中气体
• 1.3.2 高强度船板钢的强韧化机制
• 1.3.3 控制轧制与控制冷却及其在高强度船板钢中的应用
• 1.3.4 热处理工艺在高强度船板钢中的应用
• 1.4 热模拟实验在高强度钢种研发中的应用
• 1.5 论文研究内容、目的及意义
• 1.5.1 研究目的和意义
• 1.5.2 研究的内容
• 第2章 EH40船板钢热模拟实验
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 EH40船板加热工艺的实验研究
• 2.3.1 试验方案
• 2.3.2 实验结果及分析
• 2.4 EH40船板变形抗力的研究
• 2.4.1 试验方案
• 2.4.2 试验结果及分析
• 2.4.2.1 变形温度对变形抗力的影响
• 2.4.2.2 变形速率对变形抗力的影响
• 2.4.2.3 变形程度对变形抗力的影响
• 2.4.3 变形抗力数学模型
• 2.4.3.1 确定变形抗力数学模型
• 2.4.3.2 变形抗力数学模型回归结果
• 2.4.3.3 回归结果和实测值对比
• 2.5 EH40船板奥氏体静态再结晶行为的研究
• 2.5.1 试验方案
• 2.5.2 试验结果及分析
• 2.5.2.1 静态再结晶软化率的测定
• 2.5.2.2 静态再结晶激活能的确定
• 2.5.2.3 静态再结晶动力学方程
• 2.6 EH40动态CCT曲线的研究
• 2.6.1 试验方案
• 2.6.2 试验结果及分析
• 2.6.2.1 膨胀曲线的分析
• 2.6.2.2 硬度测定
• 1、A₃、Ms点的确定'>2.6.2.3 A₁、A₃、Ms点的确定
• 2.6.2.4 动态CCT曲线
• 2.7 本章小结
• 第3章 EH40船板TMCP工艺组织性能的研究
• 3.1 实验材料
• 3.2 实验室轧制
• 3.2.1 轧制工艺的确定
• 3.2.2 实验室轧制压下规程
• 3.2.3 实际轧制参数
• 3.3 试验结果及分析
• 3.3.1 拉伸试验
• 3.3.1.1 拉伸试验方案
• 3.3.1.2 拉伸试验性能结果及分析
• 3.3.2 低温冲击试验
• 3.3.2.1 低温冲击韧性方案
• 3.3.2.2 低温冲击性能结果及分析
• 3.3.3 时效冲击试验
• 3.3.3.1 时效冲击试验方案
• 3.3.3.2 时效冲击试验结果
• 3.3.4 Z向拉伸性能
• 3.3.4.1 Z向拉伸试验方案
• 3.3.4.2 Z向拉伸性能结果
• 3.3.5 金相组织
• 3.4 本章小结
• 第4章 EH40船板热处理工艺组织性能的研究
• 4.1 正火工艺参数
• 4.2 试验结果及分析
• 4.2.1 拉伸试验结果及分析
• 4.2.2 低温冲击试验结果及分析
• 4.2.3 金相组织
• 4.3 高强度船板钢补充实验试制参数
• 4.3.1 实验材料
• 4.3.2 轧制与正火工艺参数
• 4.3.3 试验结果及分析
• 4.3.3.1 拉伸试验结果及分析
• 4.3.3.2 低温冲击韧性结果及分析
• 4.3.3.3 时效冲击试验
• 4.3.3.4 Z向拉伸性能
• 4.3.3.5 金相组织
• 4.4 本章小结
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢