海洋结构用低密度钢板组织性能研究
发布时间：2022-01-27 10:02
随着我国海洋开发战略及节能减排政策的实施,亟待开发满足在湿热海洋大气腐蚀环境下服役的低密度耐候钢板。铝是提高钢铁材料耐蚀性同时降低密度的有效元素,目前高铝钢的研究主要针对于汽车用薄板,且基本不要求韧性;而海洋工程用钢对韧性要求极高,海洋工程用高铝中厚板的合金设计、工艺技术和性能均与汽车用钢明显不同,迫切需要进行深入研究。本文针对海洋工程用钢不同强度级别,开发了两种类型低密度钢板,研究其组织控制、工艺技术以及服役性能,同时研究了铝提高钢铁材料抗海洋大气腐蚀机理。采用热模拟试验机和电子背散射衍射技术研究了 δ铁素体钢（4Al-1Ni）热塑性和再结晶行为。采用阿弗拉密方程建立了 δ铁素体钢静态再结晶动力学模型,结果表明再结晶活化能为277.2千焦每摩尔,阿弗拉密系数为0.93。通过第一性原理计算发现铝元素的添加会降低铁素体的层错能,抑制回复过程,促进再结晶行为。发现δ铁素体钢静态再结晶在软化率大于0.6时发生,应变诱导晶界迁移机制为再结晶主要形核方式。发现δ铁素体钢的动态再结晶行为包含连续动态再结晶和不连续动态再结晶,可有效细化δ铁素体晶粒。开发了适合于δ铁素体钢组织控制的控轧和在线退火工艺...
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１海洋环境中金属腐蚀分区示意图Ｈ??２．２．２海洋大气腐蚀??
进了锈层的稳定性。??０．０８１???＾?Ｉ?．．．．．?＿＿＿＿＿＝？????Ｔ１??（ａ）Ｐ＾ＯＡ丨?（）一二??—．．０．５Ａ丨?？?：ｒ：?２／＾??■?２ＡＩ??Ｅ０．０６．?５ＡＩ?｜?一５ＡＩ?？??差?＾?！?１－卜Ｘ＇??｜祕?一义１?：?：??。＋。：Ｚ：．．．．．．．．Ｊ??＾?１?２?ＩＴ?１?￣?￣２??Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｄｕｒａｔｉｏｎ，?ｆ?／ｙｅａｒ?Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｄｕｒａｔｉｏｎ＾?／ｙｅａｒ??图２－２?Ｆｅ－ＡＩ钢在海洋大气腐蚀环境失重曲线，（ａ）上越市，（ｂ）宫古岛ｌ？ｌ??我国中科院金属所董俊华等［６３］在Ｑ２３５钢中添加不同含量的Ａｈ?Ａ１含量??为０－１．８５?ｗｔ．％，采用千湿循环加速腐蚀试验评价了?Ａ１对钢的耐蚀性能影响，??腐蚀溶液分别为０．３％ＮａＣｌ和０．０５２％ＮａＨＳ０３（ｐＨ？４），发现在氯离子腐蚀环??－８?－??
分析。因此，高铝钢不适合在工业??大气酸性腐蚀条件下服役。??本课题组刘弘［１１在Ｃｏｒｔｅｎ－Ａ成分的基础上添加了?０．５－４?ｗｔ．％Ａｌ，采用３．５％??的ＮａＣｌ溶液进行干湿循环加速腐蚀试验，试验发现Ａ１提高了抗氯离子腐蚀??的能力，且２％Ａ１含量的钢与４％Ａ１含量的钢相比，腐蚀性能发生了质变，??其认为这种质变与组织构成存在关系，Ｆｅ－Ａｌ单相组织有益于进一步提高抗??氯离子腐蚀性能。??２．３．２?Ｆｅ－Ａｌ二元相图及Ａ１对Ｆｅ－Ｃ相图的影响??由Ｆｅ－Ａｌ二元相图（图２＿３）可知，Ａ１是强烈的铁素体形成元素，会扩大??铁素体相区，甚至使得奥氏体相区消失。本课题组前期工作发现，当Ｃ含量??低于０．２?ｗｔ．％，Ａ１含量高于５．６?ｗｔ．％时，奥氏体相区几乎消失，为Ｓ铁素体??钢单相组织［６４］。??｜８。。－－气、＇／?／?＼??Ｈ?６００?ＳＡ?ＦＧ３ＡＩ?Ｉ?！?！?Ｈｉ?Ｄ??（Ｄ〇３）?／?｜?＝?（ｉｌ?（ＡＩ）?Ｂ２?Ｄ〇３??４００?Ｋ－ｓｔａｔｅ?／｜?ｊ＼?＼?Ｉ?ｉ??２００?／?Ｉ?＼?＼?｜?Ｌ?????????Ｆｅ?２０?４０?６０?８０?ＡＩ??ａｔ．?％?ＡＩ??图２－３?Ｆｅ－Ａｌ二元相图及Ｂ２和Ｄ０３结构！６５丨??若将钢中的Ａ１含量提高至１０?ｗｔ．％以上，钢中还会存在两种Ｆｅ－Ａｌ金属??间化合物——ＦｅＡｌ和Ｆｅ３Ａｌ。吴忠春［６６］研究了?Ｆｅ－１０．ｌＡｌ－２８．６Ｍｎ－０．４６Ｃ合金??的相变问题，淬火态铁素体中就存在Ｄ０３析出物，其与铁素体取向关系为??［１１０］ａ／／［１１０］Ｄ０３，（００２）ａ／／（００２）Ｄ０３；?４５０°
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋腐蚀防护的现状与未来[J]. 侯保荣,张盾,王鹏. 中国科学院院刊. 2016(12)
[2]基于Thermo—Calc的中锰中铝Fe—Mn—Al—C低密度钢类Schaeffler相图绘制与评估[J]. 张明达,胡春东,曹文全,董瀚. 工程科学学报. 2016(05)
[3]新型汽车用钢——低密度高强韧钢的研究进展[J]. 张磊峰,宋仁伯,赵超,杨富强,秦帅,徐杨. 材料导报. 2014(19)
[4]无磁钢的研究概况和我国无磁钢的发展思路[J]. 李长生,马彪,宋艳磊,郑建军. 河南冶金. 2014(01)
[5]海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护技术[J]. 侯保荣. 中国材料进展. 2014(01)
[6]“海洋钢结构物”载体材料应用的探讨[J]. 赵耕贤. 中国材料进展. 2014(01)
[7]我国海洋工程用钢发展现状[J]. 杨忠民. 新材料产业. 2013(11)
[8]铌含量对低碳微合金钢回复再结晶行为的影响[J]. 吴圣杰,聂文金,尚成嘉,缪成亮,张晓兵. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]430铁素体不锈钢的热变形行为[J]. 杨连宏,李龙蛟,刘雅政,周乐育. 金属热处理. 2011(12)
[10]钛、铌对16%Cr超低碳氮铁素体不锈钢的再结晶和力学性能的影响研究[J]. 孙全社,徐春,张鑫. 上海金属. 2011(06)
博士论文
[1]C-Mn系高强钢多相组织设计及力学行为研究[D]. 刘仕龙.北京科技大学 2018
[2]高性能低合金钢中残余奥氏体调控机理及性能研究[D]. 谢振家.北京科技大学 2016
[3]高强度高塑性低碳低合金钢的组织调控与性能研究[D]. 周文浩.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]热带海洋大气环境中钢腐蚀异常原因研究[D]. 王成章.重庆大学 2006
本文编号：3612274
【文章来源】：北京科技大学北京市211工程院校教育部直属院校
【文章页数】：142 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图２－１海洋环境中金属腐蚀分区示意图Ｈ??２．２．２海洋大气腐蚀??
进了锈层的稳定性。??０．０８１???＾?Ｉ?．．．．．?＿＿＿＿＿＝？????Ｔ１??（ａ）Ｐ＾ＯＡ丨?（）一二??—．．０．５Ａ丨?？?：ｒ：?２／＾??■?２ＡＩ??Ｅ０．０６．?５ＡＩ?｜?一５ＡＩ?？??差?＾?！?１－卜Ｘ＇??｜祕?一义１?：?：??。＋。：Ｚ：．．．．．．．．Ｊ??＾?１?２?ＩＴ?１?￣?￣２??Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｄｕｒａｔｉｏｎ，?ｆ?／ｙｅａｒ?Ｅｘｐｏｓｕｒｅ?ｄｕｒａｔｉｏｎ＾?／ｙｅａｒ??图２－２?Ｆｅ－ＡＩ钢在海洋大气腐蚀环境失重曲线，（ａ）上越市，（ｂ）宫古岛ｌ？ｌ??我国中科院金属所董俊华等［６３］在Ｑ２３５钢中添加不同含量的Ａｈ?Ａ１含量??为０－１．８５?ｗｔ．％，采用千湿循环加速腐蚀试验评价了?Ａ１对钢的耐蚀性能影响，??腐蚀溶液分别为０．３％ＮａＣｌ和０．０５２％ＮａＨＳ０３（ｐＨ？４），发现在氯离子腐蚀环??－８?－??
分析。因此，高铝钢不适合在工业??大气酸性腐蚀条件下服役。??本课题组刘弘［１１在Ｃｏｒｔｅｎ－Ａ成分的基础上添加了?０．５－４?ｗｔ．％Ａｌ，采用３．５％??的ＮａＣｌ溶液进行干湿循环加速腐蚀试验，试验发现Ａ１提高了抗氯离子腐蚀??的能力，且２％Ａ１含量的钢与４％Ａ１含量的钢相比，腐蚀性能发生了质变，??其认为这种质变与组织构成存在关系，Ｆｅ－Ａｌ单相组织有益于进一步提高抗??氯离子腐蚀性能。??２．３．２?Ｆｅ－Ａｌ二元相图及Ａ１对Ｆｅ－Ｃ相图的影响??由Ｆｅ－Ａｌ二元相图（图２＿３）可知，Ａ１是强烈的铁素体形成元素，会扩大??铁素体相区，甚至使得奥氏体相区消失。本课题组前期工作发现，当Ｃ含量??低于０．２?ｗｔ．％，Ａ１含量高于５．６?ｗｔ．％时，奥氏体相区几乎消失，为Ｓ铁素体??钢单相组织［６４］。??｜８。。－－气、＇／?／?＼??Ｈ?６００?ＳＡ?ＦＧ３ＡＩ?Ｉ?！?！?Ｈｉ?Ｄ??（Ｄ〇３）?／?｜?＝?（ｉｌ?（ＡＩ）?Ｂ２?Ｄ〇３??４００?Ｋ－ｓｔａｔｅ?／｜?ｊ＼?＼?Ｉ?ｉ??２００?／?Ｉ?＼?＼?｜?Ｌ?????????Ｆｅ?２０?４０?６０?８０?ＡＩ??ａｔ．?％?ＡＩ??图２－３?Ｆｅ－Ａｌ二元相图及Ｂ２和Ｄ０３结构！６５丨??若将钢中的Ａ１含量提高至１０?ｗｔ．％以上，钢中还会存在两种Ｆｅ－Ａｌ金属??间化合物——ＦｅＡｌ和Ｆｅ３Ａｌ。吴忠春［６６］研究了?Ｆｅ－１０．ｌＡｌ－２８．６Ｍｎ－０．４６Ｃ合金??的相变问题，淬火态铁素体中就存在Ｄ０３析出物，其与铁素体取向关系为??［１１０］ａ／／［１１０］Ｄ０３，（００２）ａ／／（００２）Ｄ０３；?４５０°
【参考文献】：
期刊论文
[1]海洋腐蚀防护的现状与未来[J]. 侯保荣,张盾,王鹏. 中国科学院院刊. 2016(12)
[2]基于Thermo—Calc的中锰中铝Fe—Mn—Al—C低密度钢类Schaeffler相图绘制与评估[J]. 张明达,胡春东,曹文全,董瀚. 工程科学学报. 2016(05)
[3]新型汽车用钢——低密度高强韧钢的研究进展[J]. 张磊峰,宋仁伯,赵超,杨富强,秦帅,徐杨. 材料导报. 2014(19)
[4]无磁钢的研究概况和我国无磁钢的发展思路[J]. 李长生,马彪,宋艳磊,郑建军. 河南冶金. 2014(01)
[5]海洋钢结构浪花飞溅区腐蚀防护技术[J]. 侯保荣. 中国材料进展. 2014(01)
[6]“海洋钢结构物”载体材料应用的探讨[J]. 赵耕贤. 中国材料进展. 2014(01)
[7]我国海洋工程用钢发展现状[J]. 杨忠民. 新材料产业. 2013(11)
[8]铌含量对低碳微合金钢回复再结晶行为的影响[J]. 吴圣杰,聂文金,尚成嘉,缪成亮,张晓兵. 北京科技大学学报. 2013(09)
[9]430铁素体不锈钢的热变形行为[J]. 杨连宏,李龙蛟,刘雅政,周乐育. 金属热处理. 2011(12)
[10]钛、铌对16%Cr超低碳氮铁素体不锈钢的再结晶和力学性能的影响研究[J]. 孙全社,徐春,张鑫. 上海金属. 2011(06)
博士论文
[1]C-Mn系高强钢多相组织设计及力学行为研究[D]. 刘仕龙.北京科技大学 2018
[2]高性能低合金钢中残余奥氏体调控机理及性能研究[D]. 谢振家.北京科技大学 2016
[3]高强度高塑性低碳低合金钢的组织调控与性能研究[D]. 周文浩.北京科技大学 2016
硕士论文
[1]热带海洋大气环境中钢腐蚀异常原因研究[D]. 王成章.重庆大学 2006
本文编号：3612274
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