论文部分内容阅读
A516钢是一种以Mn、Si为主要合金元素的低碳结构钢,可用作低温压力容器钢板。低温压力容器工作温度低,使用条件复杂,低温韧性是其最重要的性能指标。磷会造成“冷脆”现象,显著降低钢的低温韧性。但是除磷不仅增大制造成本、增长生产周期,且磷含量要求越低越不易满足。本实验希望通过调整热处理工艺,使得热轧钢板和焊接钢板在磷含量相对较高的情况下也能满足使用要求,从而提高生产效率、降低生产成本。本实验对三种不同磷含量的A516钢热轧板进行亚温正火+加速冷却处理,利用金相显微镜、扫描电镜观察实验钢的显微组织,进行拉伸、冲击试验。采用自动埋弧焊对高磷含量A516钢进行了焊接试验,对焊件进行拉伸、冲击试验,并观察金相组织。实验结果显示：实验钢热轧和亚温正火热处理后,显微组织均由铁素体和珠光体组成。热轧钢板带状组织十分严重,且带状组织之间的晶粒尺寸很不均匀。亚温正火处理后带状组织变少,空冷时只能消除板材表层带状组织,高速风冷处理后,可完全消除板材表层和心部带状组织。此外,亚温正火后随冷却速率增加,铁素体晶粒尺寸减小,在高速风冷条件下晶粒度可达9-10级。同时珠光体团域尺寸和片间距减小,渗碳体由单一取向的片层状向多取向的粒状和短棒状转变。在相同热处理工艺条件下,磷含量不同的实验钢组织无明显变化。亚温正火和加速冷却对强度和塑性影响不大,但能显著提高钢板的冲击韧性,尤其是低温韧性。冷速越大,冲击韧性越好且钢板各向异性得到明显改善。综合来看,含0.029%P的A516钢热轧板经亚温正火并加速冷却后,屈服强度为335MPa,抗拉强度为510MPa,断后伸长率为33.1%,-50℃下纵向和横向夏比冲击吸收功分别可达到116J和102J,其力学性能满足工程实际需求。采用自动埋弧焊对经亚温正火/加速冷却处理的高磷钢板进行焊接,焊接线能量为20—56 kJ/cm。焊件经620℃/2h回火后,焊缝主要是少量晶界先共析铁素体+大量针状铁素体组织,过热区组织为回火索氏体,其它区域为珠光体+铁素体。焊接接头屈服强度和抗拉强度分别达到345MPa和495MPa,与母材相近。焊缝具有非常高的韧性,优于母材,-50℃冲击吸收功接近200J。热影响区韧性稍低,但-50℃冲击功也达80J以上。焊件力学性能满足ASME标准要求。