◆114 北京科技大学学报 第33卷 从表5可以看到，通过严格的过程控制，在采用 3.2钢板气体含量及夹杂物 低碳的成分设计下钢板总氧含量很低.首钢生产的 首钢生产的E36、E40级船板钢气体含量如 E36/40、F36/40级船板金相夹杂物检验结果如 表5. 表6. 表5E36和E40级船板钢气体质量分数 从表6可以看出，C类夹杂物均为0级，A类没 Table 5 Mass fraction of gas in E36 and E40 grade ship plate 有出现粗系夹杂物，D粗系夹杂物最高为1.0级，钢 钢种 [0]/10-6 [N]/10-6 中夹杂物以氧化物夹杂为主.总体来讲，钢中非金 E36/40 7~30 30-70 属夹杂物级别较低，控制良好 表6典型的钢板夹杂物检验 Table 6 Typical inclusion analysis of steel plate A类 B类 C类 D类 厚度1 钢种 (硫化物类) (氧化铝类) (硅酸盐类) (球状氧化物类) DS类 mm 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 E36 25 0.5级 0级 0级 0.5级 0级 0级 1级 0.5级 0.5级 E40 40 0级 0级 0级 0.5级 0级 0级 1级 1.0级 0.5级 F36 40 0级 0级 0级 0.5级 0级 0级 0.5级 0.5级 0级 F40 0级 0级 0级 0级 0级 0级 0级 0级 0级 3.3钢板拉伸及Z向性能 度位置取样坯，按船级社规范以及产品国家标准 为检测试制钢板的拉伸性能以及不同位置性 加工拉伸试样及Z向拉伸试样.具体性能情况见 能的均匀性，在钢板头部、尾部的不同宽度以及厚 表7. 表7试制E级钢板的拉伸性能及Z向断面收缩率 Table 7 Tensile properties and elongation in the Z direction of the trial-processed E grade plate 厚度1 取样位置 断面收缩率业/% R/MPa R/MPa A/% 长度 宽度 厚度 1 2 3 1/4 455 550 27.0 1/4 1/2 435 540 27.0 74.0 74.0 77.5 1/4 460 560 31.5 1/2 1/2 435 535 29.5 340 114 440 520 31.5 1/4 1/2 415 510 28.5 尾 68.0 65.0 62.0 1/4 435 530 29.0 1/2 1/2 420 520 32.5 由表7可以看出，试制钢板拉伸性能完全符合 定变形和时效处理后的冲击韧性，也是船板认证过 船级社规范对E36级高强船板钢的要求并有较大 程中需要检测的重要性能指标.材料的应变时效冲 富余：Z向断面收缩率为60%以上，完全达到Z35 击性能通常较常规冲击性能差，尤其在低温下表现 要求并有较大富余 更为明显.这主要是因为在经过预变形的材料中， 3.4钢板冲击性能 游离态的C和N等间隙原子在时效处理的过程中具 为检验试制钢板不同位置冲击性能的均匀性， 备了一定的扩散能力，随着温度的升高和保温时间的 同样在钢板头部、尾部的宽度1/4位置取样坯按船 延长，C和N等间隙原子就会向预应变材料中的位 级社规范以及产品国家标准加工了常规冲击试样及 错、变形带等缺陷处偏聚0，形成“气团”，在加载过 应变时效冲击试样.应变时效冲击样坯先进行5% 程中，位错受到“气团”的钉扎，导致材料强度升高、塑 的预应变，再进行250℃、保温1h的时效处理，然后 性和韧性下降.常规冲击和应变时效冲击温度为 加工冲击试样.应变时效冲击性能表征材料经过一 -20、-40、-60和-80℃，冲击性能详见表8.北 京 科 技 大 学 学 报 第 33 卷 3. 2 钢板气体含量及夹杂物 首钢生产的 E36、E40 级船板钢气体含量如 表 5． 表 5 E36 和 E40 级船板钢气体质量分数 Table 5 Mass fraction of gas in E36 and E40 grade ship plate 钢种 ［O］/10 － 6 ［N］/10 － 6 E36 /40 7 ～ 30 30 ～ 70 从表 5 可以看到，通过严格的过程控制，在采用 低碳的成分设计下钢板总氧含量很低． 首钢生产的 E36 /40、F36 /40 级 船 板 金 相 夹 杂 物 检 验 结 果 如 表 6． 从表 6 可以看出，C 类夹杂物均为 0 级，A 类没 有出现粗系夹杂物，D 粗系夹杂物最高为 1. 0 级，钢 中夹杂物以氧化物夹杂为主． 总体来讲，钢中非金 属夹杂物级别较低，控制良好． 表 6 典型的钢板夹杂物检验 Table 6 Typical inclusion analysis of steel plate 钢种 厚度/ mm A 类 ( 硫化物类) B 类 ( 氧化铝类) C 类 ( 硅酸盐类) D 类 ( 球状氧化物类) 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 细系 粗系 DS 类 E36 25 0. 5 级 0 级 0 级 0. 5 级 0 级 0 级 1 级 0. 5 级 0. 5 级 E40 40 0 级 0 级 0 级 0. 5 级 0 级 0 级 1 级 1. 0 级 0. 5 级 F36 40 0 级 0 级 0 级 0. 5 级 0 级 0 级 0. 5 级 0. 5 级 0 级 F40 25 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 0 级 3. 3 钢板拉伸及 Z 向性能 为检测试制钢板的拉伸性能以及不同位置性 能的均匀性，在钢板头部、尾部的不同宽度以及厚 度位置取样坯，按船级社规范以及产品国家标准 加工拉伸试样及 Z 向拉伸试样． 具体性能情况见 表 7． 表 7 试制 E 级钢板的拉伸性能及 Z 向断面收缩率 Table 7 Tensile properties and elongation in the Z direction of the trial-processed E grade plate 厚度/ mm 取样位置 长度 宽度 厚度 Rel /MPa Rm /MPa A /% 断面收缩率 Ψz /% 1 2 3 1 /4 1 /4 455 550 27. 0 头 1 /2 435 540 27. 0 74. 0 74. 0 77. 5 1 /2 1 /4 460 560 31. 5 340 1 /2 435 535 29. 5 1 /4 1 /4 440 520 31. 5 尾 1 /2 415 510 28. 5 68. 0 65. 0 62. 0 1 /2 1 /4 435 530 29. 0 1 /2 420 520 32. 5 由表 7 可以看出，试制钢板拉伸性能完全符合 船级社规范对 E36 级高强船板钢的要求并有较大 富余; Z 向断面收缩率为 60% 以上，完全达到 Z35 要求并有较大富余． 3. 4 钢板冲击性能 为检验试制钢板不同位置冲击性能的均匀性， 同样在钢板头部、尾部的宽度 1 /4 位置取样坯按船 级社规范以及产品国家标准加工了常规冲击试样及 应变时效冲击试样． 应变时效冲击样坯先进行 5% 的预应变，再进行 250 ℃、保温 1 h 的时效处理，然后 加工冲击试样． 应变时效冲击性能表征材料经过一 定变形和时效处理后的冲击韧性，也是船板认证过 程中需要检测的重要性能指标． 材料的应变时效冲 击性能通常较常规冲击性能差，尤其在低温下表现 更为明显． 这主要是因为在经过预变形的材料中， 游离态的 C 和 N 等间隙原子在时效处理的过程中具 备了一定的扩散能力，随着温度的升高和保温时间的 延长，C 和 N 等间隙原子就会向预应变材料中的位 错、变形带等缺陷处偏聚［10］，形成“气团”，在加载过 程中，位错受到“气团”的钉扎，导致材料强度升高、塑 性和韧性下降． 常规冲击和应变时效冲击温度为 －20、－40、－60 和 －80 ℃，冲击性能详见表 8． ·114·