·106· 工程科学学报，第38卷，增刊1 同：若eAlJ>0.020%,冲击功随Mn含量的增加而 (1)在不同C含量下，若w[C]>0.125%,屈服强 线性减小，随着]的下降，这种趋势逐渐变弱，当 度随Mn含量的增加而线性增加，若e[C<0.125%, w[Al]≤0.020%，冲击功开始随Mn含量的增加开始 屈服强度随Mn含量的增加线性减小，在w[C]很低的 小幅度线性增加：当C、Si、P、S、Mn含量不变时，冲击 情况下，Mn含量对屈服强度的影响最大，此时随着Mn 功随Al.含量的变化也呈现出不同的趋势：若wMn]≥ 含量由低到高持续上升，屈服强度最多会下降约20 1.35%,冲击功随L含量的增加而增加，若1.35%< MPa;若Mn保持含量不变，当wMn]<1.5%时，屈服 wMn]<1.43%,较高的AL可获得较大的冲击功，当 强度随C含量的增加而减小，当M>1.5%时，屈 wMn]≥1.43%时，较低的wAl.反而获得了较高的 服强度随C含量的增加而增加，C含量对屈服强度造 冲击功.在上述分析结果中，当Mn含量变化时是否真 成的最大波动范围在30MPa左右. 正存在一个转折点可使AL对冲击功的影响呈现相反 (2)在不同Si含量下，Mn的成分波动对屈服强度 的作用趋势也是今后需要进一步研究的问题 影响并不明显：屈服强度仅随w[S]的增加而增加，当 3.1.6小结 w[Si]由0.27%增至0.45%时，屈服强度上升了约40 本节基于DH36高强度船板钢主要化学成分C、 MPa. Si、Mn、P、S、AL的含量波动对冲击性能影响的数学模 (3)在不同P含量下，Mn的成分波动对屈服强度 型（式(1）)，选取其中除Mn外的四个组元平均值进 的影响也不是十分明显：屈服强度随P含量的增加呈 行代入，依次考察了在不同的第五组元(C、Si、P、S、 先增加后减小的趋势，当P质量分数为0.022%左右 AL)含量变化时，Mn的成分波动与冲击功之间的关 时可获得最大屈服强度，P含量波动对屈服强度造成 系，得到如下结论：(1)无论其他成分如何变化，Mn含 的影响最大范围在35MPa左右. 量对冲击功的影响主要呈斜率为负的直线关系，其斜 (4)在不同S含量下，若w[S]<0.005%,屈服强 率与其他元素的含量有关：(2)C含量在成分允许范围 度随Mn含量的增加而线性增加，若w[S]>0.005%, 内对冲击功的影响并不是十分明显，当w[C]由 屈服强度随Mn含量的增加而线性减小，在wS]较高 0.08%增加到0.17%时，冲击功只同步减少20J左右： 的情况下，M含量对屈服强度的影响最大，此时随着 (3)Si含量对冲击功的影响与Mn含量有关，若 M含量由低到高持续上升，屈服强度最多会下降约 wMn]<1.463%,冲击功会随Si含量的增加而显著 130MPa:若Mn保持含量不变，当eMn]<1.38%时， 减小，这种趋势在Mn含量很低时尤为明显：(4)P在 屈服强度随S含量的增加而增加，当wMn]>1.38% 成分允许范围内会对冲击功造成70J左右的波动，且 时，屈服强度随S含量的增加而减小，S含量对屈服强 就冲击功而言，有害元素P含量并非越低越好，冲击功 度造成的最大波动范围在80MPa左右. 的最佳值存在于P质量分数为0.017%~0.022%的 (5)在不同AL含量下，若w[AL]<0.026%,屈服 范围内：(5)有害元素S不一定要脱到极低，在 强度随Mn含量的增加而线性增加，若w[Al]> 0.0086%~0.0152%范围内，便可得到满足要求的最 0.026%,屈服强度随Mn含量的增加而线性减小，在 优冲击功值，但当w[S]>0.0152%时，会严重影响材 w[l]很高的情况下，Mn含量的波动对屈服强度影 料的冲击性能：(6)残留元素Al.在M含量较低时对 响最大，此时随着M含量由低到高持续上升，屈服强 冲击功的影响十分显著，e[Al]越高，oMn]越低时， 度最多会下降约140MPa:若Mn保持含量不变，当 冲击功越大 wM]<1.44%时，屈服强度随Al含量的增加而增 3.2DH36高强度船板钢屈服强度、抗拉强度、断面 加，当wM]>1.44%时，屈服强度随A1含量的增加 收缩率与Mn含量的关系 而减小，L含量对屈服强度造成的最大波动范围为 采用与3.1中类似的处理方法，本文继续考察了 130MPa左右. DH36高强度船板钢的屈服强度、抗拉强度、断面收缩 3.2.2DHB6高强度船板钢抗拉强度与Mn含量的关系 率在其他元素逐一变化的情况下与M成分波动之间 首先建立DH36高强度船板钢的主要化学成分 的关系，现将结果总结如下 C、Si、Mn、P、S、Al.的变化与抗拉强度之间关系的数学 3.2.1DH36高强度船板钢屈服强度与Mn含量的关系 模型，如式(3)所示.选取其中四个组元的平均值代入 首先建立DH36高强度船板钢主要化学成分C、 模型保持不变，依次考察在不同的第五组元(C、Si、P、 Si、Mn、P、S、Al.的变化与屈服强度之间关系的数学模 S、AL)浓度变化时，Mn含量的波动与抗拉强度之间的 型，如式(2)所示.选取其中四个组元的平均值代入模 关系，发现如下规律： 型保持不变，依次考察在不同的第五组元(C、Si、P,S、 (1)在不同C含量下，Mn的成分波动对抗拉强度 A1.)含量变化时，Mn元素的成分波动与屈服强度之间 影响并不明显：抗拉强度仅随wC的增加而增加，当 的关系，发现如下规律： w[C]由0.08%增至0.17%时，抗拉强度上升约30工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 同: 若 w［AlS ］＞ 0. 020% ，冲击功随 Mn 含量的增加而 线性减小，随着 w［AlS ］的下降，这种趋势逐渐变弱，当 w［AlS ］≤0. 020% ，冲击功开始随 Mn 含量的增加开始 小幅度线性增加; 当 C、Si、P、S、Mn 含量不变时，冲击 功随 AlS含量的变化也呈现出不同的趋势: 若 w［Mn］≥ 1. 35% ，冲击功随 AlS含量的增加而增加，若 1. 35% ＜ w［Mn］＜ 1. 43% ，较高的 AlS可获得较大的冲击功，当 w［Mn］≥1. 43% 时，较低的 w［AlS ］反而获得了较高的 冲击功． 在上述分析结果中，当 Mn 含量变化时是否真 正存在一个转折点可使 AlS对冲击功的影响呈现相反 的作用趋势也是今后需要进一步研究的问题． 3. 1. 6 小结 本节基于 DH36 高强度船板钢主要化学成分 C、 Si、Mn、P、S、AlS的含量波动对冲击性能影响的数学模 型( 式( 1) ) ，选取其中除 Mn 外的四个组元平均值进 行代入，依次考察了在不同的第五组元( C、Si、P、S、 AlS ) 含量变化时，Mn 的成分波动与冲击功之间的关 系，得到如下结论: ( 1) 无论其他成分如何变化，Mn 含 量对冲击功的影响主要呈斜率为负的直线关系，其斜 率与其他元素的含量有关; ( 2) C 含量在成分允许范围 内对 冲 击 功 的 影 响 并 不 是 十 分 明 显，当 w［C］由 0. 08% 增加到 0. 17% 时，冲击功只同步减少 20 J 左右; ( 3) Si 含 量 对 冲 击 功 的 影 响 与 Mn 含 量 有 关，若 w［Mn］＜ 1. 463% ，冲击功会随 Si 含量的增加而显著 减小，这种趋势在 Mn 含量很低时尤为明显; ( 4) P 在 成分允许范围内会对冲击功造成 70 J 左右的波动，且 就冲击功而言，有害元素 P 含量并非越低越好，冲击功 的最佳值存在于 P 质量分数为 0. 017% ～ 0. 022% 的 范 围 内; ( 5 ) 有 害 元 素 S 不 一 定 要 脱 到 极 低，在 0. 0086% ～ 0. 0152% 范围内，便可得到满足要求的最 优冲击功值，但当 w［S］＞ 0. 0152% 时，会严重影响材 料的冲击性能; ( 6) 残留元素 AlS在 Mn 含量较低时对 冲击功的影响十分显著，w［AlS］越高，w［Mn］越低时， 冲击功越大． 3. 2 DH36 高强度船板钢屈服强度、抗拉强度、断面 收缩率与 Mn 含量的关系 采用与 3. 1 中类似的处理方法，本文继续考察了 DH36 高强度船板钢的屈服强度、抗拉强度、断面收缩 率在其他元素逐一变化的情况下与 Mn 成分波动之间 的关系，现将结果总结如下． 3. 2. 1 DH36 高强度船板钢屈服强度与 Mn 含量的关系 首先建立 DH36 高强度船板钢主要化学成分 C、 Si、Mn、P、S、AlS的变化与屈服强度之间关系的数学模 型，如式( 2) 所示． 选取其中四个组元的平均值代入模 型保持不变，依次考察在不同的第五组元( C、Si、P、S、 AlS ) 含量变化时，Mn 元素的成分波动与屈服强度之间 的关系，发现如下规律: ( 1) 在不同 C 含量下，若 w［C］＞ 0. 125% ，屈服强 度随 Mn 含量的增加而线性增加，若 w［C］＜ 0. 125% ， 屈服强度随 Mn 含量的增加线性减小，在 w［C］很低的 情况下，Mn 含量对屈服强度的影响最大，此时随着 Mn 含量由低到高持续上升，屈服强度最多会下降约 20 MPa; 若 Mn 保持含量不变，当 w［Mn］＜ 1. 5% 时，屈服 强度随 C 含量的增加而减小，当 w［Mn］＞ 1. 5% 时，屈 服强度随 C 含量的增加而增加，C 含量对屈服强度造 成的最大波动范围在 30 MPa 左右． ( 2) 在不同 Si 含量下，Mn 的成分波动对屈服强度 影响并不明显; 屈服强度仅随 w［Si］的增加而增加，当 w［Si］由 0. 27% 增至 0. 45% 时，屈服强度上升了约 40 MPa． ( 3) 在不同 P 含量下，Mn 的成分波动对屈服强度 的影响也不是十分明显; 屈服强度随 P 含量的增加呈 先增加后减小的趋势，当 P 质量分数为 0. 022% 左右 时可获得最大屈服强度，P 含量波动对屈服强度造成 的影响最大范围在 35 MPa 左右． ( 4) 在不同 S 含量下，若 w［S］＜ 0. 005% ，屈服强 度随 Mn 含量的增加而线性增加，若 w［S］＞ 0. 005% ， 屈服强度随 Mn 含量的增加而线性减小，在 w［S］较高 的情况下，Mn 含量对屈服强度的影响最大，此时随着 Mn 含量由低到高持续上升，屈服强度最多会下降约 130 MPa; 若 Mn 保持含量不变，当 w［Mn］＜ 1. 38% 时， 屈服强度随 S 含量的增加而增加，当 w［Mn］＞ 1. 38% 时，屈服强度随 S 含量的增加而减小，S 含量对屈服强 度造成的最大波动范围在 80 MPa 左右． ( 5) 在不同 AlS含量下，若 w［AlS ］＜ 0. 026% ，屈服 强度随 Mn 含 量 的 增 加 而 线 性 增 加，若 w［AlS］ ＞ 0. 026% ，屈服强度随 Mn 含量的增加而线性减小，在 w［AlS ］很高的情况下，Mn 含量的波动对屈服强度影 响最大，此时随着 Mn 含量由低到高持续上升，屈服强 度最多会 下 降 约 140 MPa; 若 Mn 保 持 含 量 不 变，当 w［Mn］＜ 1. 44% 时，屈服强度随 AlS 含量的增加而增 加，当 w［Mn］＞ 1. 44% 时，屈服强度随 AlS含量的增加 而减小，AlS 含量对屈服强度造成的最大波动范围为 130 MPa 左右． 3. 2. 2 DH36 高强度船板钢抗拉强度与 Mn 含量的关系 首先建立 DH36 高强度船板钢的主要化学成分 C、Si、Mn、P、S、AlS的变化与抗拉强度之间关系的数学 模型，如式( 3) 所示． 选取其中四个组元的平均值代入 模型保持不变，依次考察在不同的第五组元( C、Si、P、 S、AlS ) 浓度变化时，Mn 含量的波动与抗拉强度之间的 关系，发现如下规律: ( 1) 在不同 C 含量下，Mn 的成分波动对抗拉强度 影响并不明显; 抗拉强度仅随 w［C］的增加而增加，当 w［C］由 0. 08% 增至 0. 17% 时，抗拉强度上升约 30 · 601 ·