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热轧FH550级超高强度钢的组织性能解答 |
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发布者：www.yuangangc.com 发布时间：2022-07-13 09:16:44 阅读：9596次 【字体：大 中 小】
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船体结构用钢，是指按照船级社建造规范要求生产的用于制造船体结构的钢材，一般包括船板、型钢等。船体结构用钢要具有较高的强度，较好的韧性，以及工艺的适应性和抗海水腐蚀的能力。早期的船板多用碳素钢，通过碳含量的增加来提高强度，20世纪50年代后使用调质处理的镍铬钼系合金元素为主的550MPa级的HY-80钢，后又研制成功了660MPa级的HY-100钢。20世纪80年代后美国提出了HSLA(high strength low alloys)舰船用钢的发展计划。首先开发出HSLA-80，后又开发出一种超低碳高强度的HSLA-100。当今船板钢生产厂家多采用化学成分“低碳、高锰、微合金化”的设计思路。
低碳低合金钢不但具有较高的强度，同时又具有较低的冲击转变温度、优良的焊接性能，而且这些优良的综合力学性能在控轧状态下即可获得。控轧控冷工艺具有节约能耗、简化生产工序、提高钢材综合力学性能等优点，所以国内外生产高强度船体结构用钢板均采用TMCP(热机械轧制)工艺。
目前国内船用钢板60%以上的品种为A、B级别，高强度钢从AH32到FH40都有应用，但是比例最大的还是AH级别。鞍钢开发出了FH550、EH550和超高强度船板AH690。FH550是一种超高强度船板用钢，为低碳贝氏体钢，室温组织为针状铁素体。本文主要对FH550船板钢进行了轧制试验，为确定合理的控制轧制和控制冷却制度奠定基础，重点考虑TMCP工艺和回火制度对该钢种组织和力学性能的影响。
FH550船板钢的成分和轧制工艺参数见表1。采用TMCP生产工艺，板坯厚80mm，成品厚16mm，中间坯厚45mm。根据轧机能力、加热能力及冷却能力，设定加热温度1200℃。将钢板的轧制分为两个阶段进行，前三道次为高温阶段轧制，保持在1120℃以上，目的是通过轧制道次间的反复再结晶充分细化奥氏体组织。后五道次为低温阶段轧制，轧制温度在880℃以下，目的是通过未再结晶区内的变形，使相变的形核位置增加。控制不同的终轧温度，轧后冷却到502℃。对热轧后的钢板进行力学性能测试、显微组织观察和断口分析，然后在钢板的不同位置取6个样品分别加热到400、450、500、550、600和650℃进行回火处理，对处理后的样品分别进行硬度测试、组织观察和力学性能测试。
表1 FH500 船板钢的化学成分(质量分数，%)和轧制工艺参数
C
Si
Mn
S
P
Als
Nb
V
Cr
Ni
Ti
0.08
0.26
1.38
0.004
0.013
0.037
0.025
0.03
0.3
0.2
0.015
加热温度
粗轧终轧温度
终轧温度
终轧厚度
开冷温度
终冷温度
1200℃
≥1120℃
810℃
16mm
766℃
502℃
FH550级船板钢轧制后屈服强度为580～590MPa，伸长率为22%～24%，强度和塑性都达到了船级社的要求。FH550级船板钢的轧态组织主要为针状铁素体和少量粒状贝氏体，钢板1/2宽度处有少量的珠光体。在回火过程中随着温度的升高，位错密度降低，晶粒尺寸变大。两阶段轧制后，FH550钢板1/4宽度处的低温韧性较好，韧脆转变温度较低，组织主要为针状铁素体，冲击断口为韧性断口；钢板1/2宽度处的低温韧性较差，组织主要为针状铁素体和珠光体，冲击断口为解理断口。
回火后FH550级船板钢性能明显发生变化，随回火温度的升高，钢的硬度先降低后升高，600℃回火时得到最高的硬度和屈服强度，600℃以上回火时，钢的硬度和屈服强度均有所下降。回火后钢的冲击韧度与轧态相比有所下降。故在550～600℃回火，可以获得良好的综合性能。
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