【摘 要】
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随着国家加大对环保的投入,水力发电越来越受到重视,这对水电用钢的性能也提出了更高的要求。水电用钢需要达到足够的强韧性能和焊接性能,发展耐大线能量焊接的水电用钢,不仅能降低生产成本,还能提高生产效率。本文设计并制备了 600MPa级水电用钢,对其进行了系统的热处理实验与力学性能测试。在此基础上对比研究了常规冶金钢和氧化物冶金钢在焊接性能方面的差异。本文主要研究内容如下:（1）参照Q490S和12Mn
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随着国家加大对环保的投入,水力发电越来越受到重视,这对水电用钢的性能也提出了更高的要求。水电用钢需要达到足够的强韧性能和焊接性能,发展耐大线能量焊接的水电用钢,不仅能降低生产成本,还能提高生产效率。本文设计并制备了 600MPa级水电用钢,对其进行了系统的热处理实验与力学性能测试。在此基础上对比研究了常规冶金钢和氧化物冶金钢在焊接性能方面的差异。本文主要研究内容如下:（1）参照Q490S和12MnNiVR的成分范围,研究了各合金元素对钢材力学性能的影响。通过成分优化,采用降低碳含量以提高焊接性能,增加锰含量以提高强韧性的原则,设计并制备了 600MPa级水电用钢。（2）为研究实验钢的动态再结晶行为,对其进行单道次压缩实验,获取了真应力-真应变曲线,研究了真应力与变形温度、变形程度、应变速率之间的关系。研究结果表明应变速率越小、变形温度越高,越容易发生动态再结晶,发生动态再结晶的最低温度为900℃,最高应变速率为5s-1。在此基础上采用双曲正弦模型对流变应力进行了拟合。（3）在未变形和变形的条件下,对实验钢的连续冷却相变行为进行了研究。测得Ac1=760℃、Ac3=838℃,通过热膨胀法绘制了静态CCT曲线和动态CCT曲线,变形积累的畸变能可促进相变,致使动态CCT曲线的相变点增加。随着冷速从0.5℃/s增至50℃/s,未变形条件下的组织转变规律为:铁素体+贝氏体、贝氏体、马氏体;变形条件下的组织转变规律为:珠光体+铁素体、铁素体+贝氏体、贝氏体。（4）对实验钢进行两阶段控制轧制,对轧后的钢板采用离线淬火+回火（RQ-T）、直接淬火+回火（DQ-T）两种不同的热处理方式,并检测力学性能。结果表明,直接淬火保留了变形后的组织,使晶粒的畸变能增大,能有效提高钢的强度,但使钢的塑性和韧性有所降低。RQ-T钢最优的热处理工艺为920℃+50min（淬火）～630℃+40min（回火）,DQ-T钢最优热处理工艺为630℃+60min（回火）。（5）对实验钢进行大线能量焊接热模拟实验。在线能量从100kJ/cm增至200kJ/cm时,常规冶金钢HAZ在-20℃的夏比冲击功从94J降至23J,氧化物冶金钢（2炉）HAZ在-20℃的夏比冲击功从155J、145J降至135J、91J。这说明氧化物冶金钢的耐大线能量焊接能力要明显优于常规冶金钢。对钢中夹杂物进行分析表明,常规冶金钢中夹杂物成分为Ti2O3-CaS的复合夹杂,氧化物冶金钢中夹杂物为ZrO2-Al2O3-MgO-MnS的复合夹杂,且常规冶金钢中的析出物数量要明显少于氧化物冶金钢。
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