随着海洋工程装备的发展,对于海洋工程装备的安全性要求日益增加,对高强度钢材的综合性能提出了更苛刻的要求,其中低温韧性和屈强比是主要考核指标。富铜纳米相强化钢属于高强度低合金钢的一种,其利用纳米相强化与传统强化方式相结合的强化方式,在具有高强度的同时也能够保持良好的塑韧性。制定合理的热机械处理工艺对提高富铜纳米相强化钢的性能至关重要。本文以TMCP态富铜纳米相强化钢为研究材料,研究热机械处理工艺对其显微组织及力学性能特别是屈强比的影响规律。对TMCP态富铜纳米相强化钢的显微组织进行观察和分析。研究发现,TMCP处理后的组织由大部分的板条马氏体和小部分的多边形铁素体组成。在显微组织中存在明显的带状组织,主要由厚板在轧制过程中的变形不均匀造成。在变形量较大区域会产生明显的应力集中,导致晶粒发生偏转,晶粒的取向发生变化。同时在塑性变形的过程中会产生大量的位错塞积,促进了随后的再结晶过程,形成细小的等轴晶即小晶粒带。小晶粒带在腐蚀的过程中更易受到腐蚀,在金相观察中表现为带状组织。对富铜纳米相强化钢中夹杂物进行观察和分析。研究表明轧制态试样中的非金属夹杂物的类型主要为块状的氧化物,球状的复合夹杂物以及长条状的碳化硅。其中的氧化物主要为氧化铝和氧化钙组成的复合夹杂物,都为钢水冶炼过程中的脱氧产物。球状的复合夹杂物由硫化物包裹氧化物组成。长条状的碳化硅为脱氧剂残留产物,具有高熔点高硬度的特点,因此在轧制过程中不会发生明显的变化。在后续的固溶处理中氧化物及碳化硅夹杂的尺寸、成分、外观都没有发生明显的变化。球状的夹杂物由于部分被硫化物包裹,在固溶处理中导致部分的硫化物溶解到了基体中,导致球状夹杂物尺寸的减小。研究时效处理对TMCP态的富铜纳米相强化钢显微组织及屈强比的影响发现,在525~oC-700~oC温度范围内0.5h-50h的时效处理后,基体组织没有发生明显的变化,仍以板条马氏体为主。同时表面试样与心部试样的组织没有明显的差异。随时效温度的升高以及时效时间的延长,板条马氏体间的板条开始发生分解。时效温度较低时,由于纳米相析出产生的沉淀强化作用,其屈强比较TMCP态的试样有显著提升,但屈强比随着时效温度的升高而降低。在525~oC、575~oC不同时效时间的处理中,屈强比一直维持在0.95以上,时效时间的延长对屈强比没有明显的影响。在690~oC时效1.5h后,屈强比能够明显降低。690~oC时效后屈强比降低一方面是由于过时效导致纳米相长大,另一方面由于在高温时效过程中产生了少量逆转奥氏体,逆转变奥氏体在变形后期可能发生相变诱导塑性变形行为导致流变应力和抗拉强度提高而降低屈强比。