【摘 要】
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07MnNiMoDR为低温压力容器用钢,具有低焊接裂纹敏感性,广泛用于制造石油、天然气、乙烯和丙烯球罐等。目前该钢种在实际生产中存在拉伸强度和低温冲击韧性不稳定问题,严重影响了该钢种的生产及推广应用。本文针对07MnNiMoDR钢种在生产中存在的问题,从化学成分设计与优化入手,在其生产工艺、力学性能和微观组织特征等方面开展了实验研究,最终获得了具有优异强韧性匹配的07MnNiMoDR钢板。本文主要
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07MnNiMoDR为低温压力容器用钢,具有低焊接裂纹敏感性,广泛用于制造石油、天然气、乙烯和丙烯球罐等。目前该钢种在实际生产中存在拉伸强度和低温冲击韧性不稳定问题,严重影响了该钢种的生产及推广应用。本文针对07MnNiMoDR钢种在生产中存在的问题,从化学成分设计与优化入手,在其生产工艺、力学性能和微观组织特征等方面开展了实验研究,最终获得了具有优异强韧性匹配的07MnNiMoDR钢板。本文主要研究内容及结果如下:（1）利用JMatPro热力学软件模拟了 07MnNiMoDR钢种各温度下平衡态析出相,分析了主要合金元素含量变化对析出相和钢板淬透性的影响规律。结果表明:07MnNiMoDR 钢中的主要析出相有 M（C,N）、M23C6、M7C3、M2（C,N）和 GPHASE 相。降低C含量,钢板的强度由添加Nb、V和Ti等微合金元素的析出强化和轧制时的细晶强化来保证。Mn和Mo元素可显著提高钢板的淬透性,促进粒状贝氏体转变;而Ni主要固溶在基体中起细化晶粒作用。（2）利用热膨胀相变仪绘制了 07MnNiMoDR钢的静态和动态CCT曲线,研究分析了不同冷却速率和过冷奥氏体预变形对实验钢相变及组织的影响。结果表明:冷却速率为2～10℃/s时可得到粒状贝氏体组织。过冷奥氏体冷却前施加50%变形量,冷却速率为2～50℃/s时可获得粒状贝氏体和板条贝氏体组织。对过冷奥氏体在800～900℃之间施加预变形可以增加奥氏体临界冷却速率,提高铁素体和贝氏体的相变开始温度,扩大组织转变温度区间,诱导铁素体和贝氏体相变,使实验钢很容易获得贝氏体组织。（3）利用单道次热模拟压缩实验绘制了 07MnNiMoDR钢的流变应力曲线,研究了试验钢在不同的温度、应变速率和变形量下的热变形行为,并分析了不同变形条件对实验钢动态再结晶和奥氏体晶粒尺寸的影响规律,获得了实验钢的热变形激活能和本构方程。结果表明:变形温度越高、应变速率越小以及变形量越大时,实验钢越容易发生动态再结晶。奥氏体晶粒尺寸随着变形温度的升高先减小后增大,在1050～1100℃变形时,奥氏体晶粒尺寸最小。当变形温度较低时,奥氏体发生不完全动态再结晶,随着应变速率的提高,奥氏体晶粒变粗大。当变形温度较高时,奥氏体发生完全动态再结晶,随着应变速率和变形量的增加,奥氏体晶粒尺寸逐渐减小。计算得到低碳低合金压力容器用钢的热变形激活能为559.4 kJ/mol。（4）确定了实验钢的现场轧制工艺参数。连铸板坯在炉温度可以设定为1200℃,一阶段开轧温度1100℃,空冷待温;二阶段开轧温度850℃,终轧温度810℃,轧后水冷,返红温度控制在500℃左右,然后空冷至室温。（5）研究了回火工艺对实验钢的力学性能和显微组织的影响规律。结果表明:随着回火温度的升高,实验钢的强度逐渐下降,冲击韧性先升高后降低。随着回火保温时间的延长,实验钢的强度逐渐降低,低温韧性逐渐升高。07MnNiMoDR钢在高温回火时,显微组织主要发生M-A岛分解,贝氏体铁素体板条束合并粗化,碳化物向晶界处偏聚长大现象。最终获得07MnNiMoDR钢板的抗拉强度可达670 MPa,屈服强度610 MPa,-50℃的低温冲击功325 J,满足用户对该钢种性能指标要求。
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