金属屈服强

针对第3代汽车用钢的研发，以中锰汽车用钢为研究对象，对试验钢采用两相区直接退火和ART退火，均获得了奥氏体、铁素体和马氏体组织。利用蔡司光学显微镜、SEM、XRD和万能试验机等检测手段研究了两种热处理工艺下试验钢板微观组织结构及力学性能。结果表明：当退火时间为10 min时，两种工艺的最佳退火温度均为630℃,此时ART退火的试验钢板屈服强度为750 MPa,抗拉强度为900 MPa,伸长率为30.5%,强塑积达到27.5 GPa·%,残余奥氏体体积分数为20.1%;两相区直接退火的试验钢板屈服强度为1 000 MPa,抗拉强度为1 100 MPa,伸长率为27.5%,强塑积达到30.3 GPa·%,残余奥氏体体积分数达到22.3%。此外，相较于ART退火，两相区直接退火后的试验钢板中{111}有利织构含量高，{100}不利织构含量低，进一步证明两相区直接退火工艺下试验钢具有更好的成形性能。

近年来，以液化天然气(Liquefied Natural Gas, LNG)双燃料动力为主的绿色船舶数量急剧增加，LNG储罐用高锰钢作为其关键低温材料之一引起越来越多的关注。为通过合金化设计提高LNG储罐用高锰钢的强韧性，系统研究了合金元素种类和增量等对强度和低温冲击韧性的影响规律，分析了低温轧制和轧后冷却方式对组织性能的影响。结果表明，置换固溶元素Ni、Mo和Al可提高屈服强度，而Cr对屈服强度影响不大，Mn降低屈服强度；除Mo之外，其他合金元素均降低抗拉强度；但置换固溶元素均可改善低温冲击韧性。间隙固溶元素C可同时提高屈服强度和抗拉强度，但会损害低温冲击韧性。微合金元素Nb和V主要通过抑制再结晶来提高强度，且部分再结晶组织恶化低温韧性，另外，添加质量分数为0.3%的Nb或0.5%的V才可产生显著的强化效果。高锰钢的强化往往伴随低温冲击韧性的恶化，使得高强韧高锰钢开发存在困难，但本研究发现基于Al添加的固溶强化、细晶强化以及变形机制调控可在有效提高强度的同时获得优异的低温冲击韧性。确定了获得优异低温冲击韧性的室温层错能范围为40～44 mJ/m2,估算了Ni、Mo、Cr、Mn、Al和C的固溶强化系数分别为7.0、32.0、0.5、-3.0、22.0和290.0 MPa/%。本研究为高强韧高锰钢的设计提供试验支撑。

针对550 MPa级高强稠油热采井套管断裂失效的问题，对套管用钢的高温力学性能和蠕变性能进行了研究。在不同温度下对试验钢板进行了高温拉伸和蠕变试验，利用SEM和TEM观察了试样组织及断口形貌。结果表明：试验钢板在350℃时，屈服强度和抗拉强度下降约8%,蠕变速率1.46×10-6 h-1;在400℃时，屈服强度和抗拉强度下降约18%,蠕变速率5.34×10-6 h-1;随着拉伸试验温度的升高，由于碳化物和析出相的影响，试样断口的孔洞尺寸明显增大，造成性能下降；Cr、Mo的强碳化物析出物对位错滑移的阻碍作用提高了试验钢的抗蠕变性能。