F500级超高强韧船板钢的低温韧性机理研究

TOT一笑而过

　　随着船舶逐渐向大型化、轻型化方向发展，一般强度船板钢已不能满足船体结构的要求，高/超高强度船板在造船业中的应用比例不断升高，因此发展高强度钢以至于超高强度船板钢势在必行，以往是通过提高钢中碳含量来达到提高钢板强度的目的。随着精炼技术的进步，可以生产出高纯净度的低碳钢坯，采用先进的TMCP工艺可以制备出中温转变组织，从而可以利用组织强化、晶粒细化、碳氮化物析出强化等多种手段提高钢板的强度，为开发超高强韧的船体结构用钢提供了条件。已有研究表明，高强船板钢中具有准多边形铁素体及针状铁素体复合组织，其内含有一定密度的位错和亚结构，二者的界面为被析出钉扎的大角晶界，对裂纹的扩展能够起到有效的阻碍作用，使得组织具有良好的低温韧性，因此本文基于这一思路，针对试制的F500级超高强船板钢进行了制备并探讨了其低温韧性的机理。
　　实验钢采用低碳Nb-Cr-Ni-Ti系的成分设计方案，其化学成分为(质量分数，%)：0.05C，0.24Si，1.48Mn，≤0.012P，≤0.005S，0.03Nb，0.26Cr，0.28Ni，0.011Ti，≤0.44Ceq。F500船板钢采用真空感应炉冶炼，经锻造后制备成两块板坯，采用两阶段轧制，再结晶区和未再结晶阶段变形量均>65%，终轧温度810℃，其中1#钢板的终冷温度为570℃，2#钢板的终冷温度为530℃，成品为15mm厚的板材，钢板金相试样沿板侧面取全厚度试样，经打磨抛光后，用5%硝酸酒精侵蚀后进行金相观察和SEM观察，透射电镜样品采用5%高氯酸无水乙醇溶液为电解液，在-20℃、50V下电解双喷减薄至穿孔，所用电镜为H-800，工作电压为200kV。
　　采用低碳Nb-Cr-Ni-Ti系的成分设计，利用TMCP工艺可以制备出针状铁素体+粒状贝氏体复合组织的超高强韧F500级船板钢，其屈服强度高于500MPa，-80℃冲击功高于120J。针状铁素体组织具有对裂纹的扩展起到有效的阻碍作用的大量被细小析出所钉扎的高密度位错的亚晶界，是F500超高强船板钢具有良好的低温韧性的机制所在。