海洋工程平台及其装备在海洋中主要由系泊链固定,系泊链由于长期(要求20年)服役于恶劣的海洋环境条件下,要求系泊链用钢具有高强度、高韧性、耐腐蚀等优良的综合性能。随着海洋工程装备本身的大型化和集成化以及海洋工程向深海(3000米水深)的发展,对系泊链用钢提出了更为苛刻的要求,系泊链的级别也随之逐级提高。然而研究开发更高级别的系泊链需要更多的成本,如何在已有级别系泊链的基础上,通过优化生产工艺进一步提高材料的性能就显得尤为重要。实验所用材料22MnCrNiMo钢是一种新型海洋工程用系泊链钢,主要用于制造R4级系泊链,研究工作的目的是通过优化热处理工艺,发掘该材料的潜力,使之达到R4S级系泊链的综合力学性能要求。研究工作主要思路是利用循环热处理的方法细化晶粒,从而达到提高综合力学性能的目的。利用光学金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)、拉伸试验、低温冲击试验等重点系统地研究了两次高温快速加热循环淬火调质热处理工艺对22MnCrNiMo钢的母材及其焊缝组织和力学性能的影响规律,研究了晶粒细化的机理,以及22MnrNiMo钢的回火稳定性和回火脆性的形成原因。研究结果表明:与一次淬火相比,采用两次加热循环淬火的热处理工艺可以有效地细化晶粒,晶粒不仅可以细化到约10μm,而且消除了一次淬火带来的晶粒大小不均匀的问题,在930℃保温30分钟两次淬火后综合性能最佳,抗拉强度达到1018MPa,-20℃冲击功达到140J,与常规的一次淬火加回火工艺处理相比,在不损失强度的情况下,韧性提高了近40%,完全达到了R4S级系泊链的综合力学性能要求。随着两次加热淬火温度从910℃提高到990℃,晶粒尺寸先减小后增大,强度和韧性都是先增加后减小,随着回火温度从600℃升高到640℃,强度持续下降,韧性不断升高。焊缝的性能随组织变化的规律与母材基本一致。22MnrNiMo钢的回火稳定性良好,在620℃保温7h仍未发生再结晶。同时该钢也存在一定的回火脆性,但采用水冷可以有效避免回火脆性的发生。