·104 工程科学学报，第38卷，增刊1 最后在一张图上对上述四种不同C含量下的Mn 280 Si的质量分数为0.27% 与冲击功对应关系分别作图，得到结果如图1所示 260 S的质量分数为033路 230 Si的质量分数为0.39% C的质量分数为0.08% i的质量分数为0.45% 220 的质量分数为0.11% 240 210 C的质量分数为0.14% C的质量分数对0.17隆 200 190 180 160 160 150 14025 1.30 135 1.40 145 1.50 140 钢中n含量% 1.30 135 图2DH36高强度船板钢在不同Si含量下冲击功与M如含量的 140 145 1.50 钢中Mn含量/经 变化关系图 图1DH36高强度船板钢在不同C含量下冲击功与M如含量的 Fig.2 Connection between the impact energy and manganese content 变化关系图 with various silicon content of DH36 high-strength ship plate steel Fig.1 Connection between the impact energy and manganese content 呈现减小的趋势，若wM]>1.463%,冲击功反而随 with various carbon content of DH36 high-strength ship plate steel Si含量的增加而增加，当Mn含量很低时，Si含量对冲 从图1中可以看出，在DH36高强度船板钢的成 击功造成的最大波动范围为115J左右. 分允许范围内，当Si、P、S、Al含量不发生变化时，在不 对于上述wMn]和w[Si]的上升伴随冲击功增 同C含量下，冲击功随着oM]的增加而线性减小， 大的情形，虽然已有研究表明，在C-Si-Mn系中锰 此时斜率不会改变，Mn质量分数由1.27%增加到 热轧实验钢(w[C]=0.15%,wSi]=1.3%~1.5%, 1.5%时，冲击功减小70J左右：当Mn、Si、P、S、Al含量 wMn]=3.0%~3.5%)中，高Si高Mn可获得最优的 不变时，冲击功随着心[C]的减小而增加，C质量分数 综合力学性能.但笔者认为，在船板钢的Si、Mn含量 由0.08%增加到0.17%时，冲击功减少约20J. 范围内，其波动趋势对实际情况的指导作用仍十分有 已有研究发现-，C含量和M含量的升高会 限，需进一步研究 引起CCT曲线向右移动，在形变奥氏体冷却过程中， 3.1.3不同P含量下冲击功与Mn含量的关系 中心部位很容易形成过冷组织贝氏体和马氏体，塑性 P含量的变化范围为0.011%~0.028%，将冲击 差的贝氏体马氏体组织将阻碍铁素体区和珠光体区的 功模型（式(1）)中的x4(wP])分别赋以0.011， 变形，产生应力集中，且贝氏体、马氏体带为C、M元 0.017,0.022,0.028几个不同值，得到当其他成分不变 素的高度富集位置，易造成枝晶偏析，产生异常组织， 时，在设计的几种不同P含量情况下，Mn元素的成分 从而降低冲击性能.这与本数学模型的预测结果 波动与冲击功之间的关系，结果如图3所示. 相符. 从图3中可以看出，在DH36高强度船板钢的成 3.1.2不同Si含量下冲击功与Mn含量的关系 分允许范围内，当C、Si、S、A山含量不发生变化时，在不 参照上述方法，Si含量的变化范围为0.27%~ 同P含量下，冲击功随着wM]的增加而线性减小， 0.46%,将冲击功模型（式(1）)中的x2([Si])分别 此时斜率不会发生变化，Mn质量分数由1.27%增加 赋以0.27、0.33、0.39、0.45几个不同值，得到当其他 到1.5%时，冲击功平均减小了70J左右：当C、Si、Mn、 成分不变时，在设计的几种不同Si含量情况下，Mn元 S、A山含量不变时，冲击功随着P含量的增加呈先增加 素的成分波动与冲击功之间的关系，结果如图2所示. 后减小的趋势，当wP]=0.022%左右时可获得冲击 从图2中可以看出，在DH36高强度船板钢的成 功的最大值，P含量对冲击功造成的最大波动范围是 分允许范围内，当C、P、S、L含量不发生变化时，在不 70J左右. 同Si含量下，冲击功随Mn含量的增加而线性减小，这 上述分析结果显示，P元素的含量变化与冲击功 种趋势随w[Si]的增加逐渐变弱，当w[Si]达到 之间存在一个最优值，这与与传统的观点不同，一般认 0.45%的上限时，冲击功几乎与Mn含量无关，而当 为，钢中P含量越低越好，文献7-18]指出，随着钢 [Si]=0.27%的下限时，随着Mn含量的增加，冲击 中P含量的增加，P在原奥氏体晶界的偏聚浓度也相 功下降幅度高达130J左右；当C,Mn、P、S、AL含量不 应升高，期间伴随着P从固溶体向形成类似Fe3P结构 变时，若wM]<1.463%,冲击功随着Si含量的增加 的薄膜组织转变，这种在晶界化学状态的改变，将引起工程科学学报，第 38 卷，增刊 1 最后在一张图上对上述四种不同 C 含量下的 Mn 与冲击功对应关系分别作图，得到结果如图 1 所示． 图 1 DH36 高强度船板钢在不同 C 含量下冲击功与 Mn 含量的 变化关系图 Fig． 1 Connection between the impact energy and manganese content with various carbon content of DH36 high-strength ship plate steel 从图 1 中可以看出，在 DH36 高强度船板钢的成 分允许范围内，当 Si、P、S、AlS含量不发生变化时，在不 同 C 含量下，冲击功随着 w［Mn］的增加而线性减小， 此时斜 率 不 会 改 变，Mn 质 量 分 数 由 1. 27% 增 加 到 1. 5% 时，冲击功减小 70 J 左右; 当 Mn、Si、P、S、AlS含量 不变时，冲击功随着 w［C］的减小而增加，C 质量分数 由 0. 08% 增加到 0. 17% 时，冲击功减少约 20 J． 已有研究发现［13--15］，C 含量和 Mn 含量的升高会 引起 CCT 曲线向右移动，在形变奥氏体冷却过程中， 中心部位很容易形成过冷组织贝氏体和马氏体，塑性 差的贝氏体马氏体组织将阻碍铁素体区和珠光体区的 变形，产生应力集中，且贝氏体、马氏体带为 C、Mn 元 素的高度富集位置，易造成枝晶偏析，产生异常组织， 从而降 低 冲 击 性 能． 这与本数学模型的预测结果 相符． 3. 1. 2 不同 Si 含量下冲击功与 Mn 含量的关系 参照上述方法，Si 含量的变化范围为 0. 27% ～ 0. 46% ，将冲击功模型( 式( 1) ) 中的 x2 ( w［Si］% ) 分别 赋以 0. 27、0. 33、0. 39、0. 45 几个不同值，得到当其他 成分不变时，在设计的几种不同 Si 含量情况下，Mn 元 素的成分波动与冲击功之间的关系，结果如图 2 所示． 从图 2 中可以看出，在 DH36 高强度船板钢的成 分允许范围内，当 C、P、S、AlS含量不发生变化时，在不 同 Si 含量下，冲击功随 Mn 含量的增加而线性减小，这 种趋势 随 w［Si］的 增 加 逐 渐 变 弱，当 w［Si］达 到 0. 45% 的上限时，冲击功几乎与 Mn 含量无关，而当 w［Si］= 0. 27% 的下限时，随着 Mn 含量的增加，冲击 功下降幅度高达 130 J 左右; 当 C、Mn、P、S、AlS含量不 变时，若 w［Mn］＜ 1. 463% ，冲击功随着 Si 含量的增加 图 2 DH36 高强度船板钢在不同 Si 含量下冲击功与 Mn 含量的 变化关系图 Fig． 2 Connection between the impact energy and manganese content with various silicon content of DH36 high-strength ship plate steel 呈现减小的趋势，若 w［Mn］＞ 1. 463% ，冲击功反而随 Si 含量的增加而增加，当 Mn 含量很低时，Si 含量对冲 击功造成的最大波动范围为 115 J 左右． 对于上述 w［Mn］和 w［Si］的上升伴随冲击功增 大的情形，虽然已有研究表明［16］，在 C--Si--Mn 系中锰 热轧实验钢( w［C］ = 0. 15% ，w［Si］ = 1. 3% ～ 1. 5% ， w［Mn］= 3. 0% ～ 3. 5% ) 中，高 Si 高 Mn 可获得最优的 综合力学性能． 但笔者认为，在船板钢的 Si、Mn 含量 范围内，其波动趋势对实际情况的指导作用仍十分有 限，需进一步研究． 3. 1. 3 不同 P 含量下冲击功与 Mn 含量的关系 P 含量的变化范围为 0. 011% ～ 0. 028% ，将冲击 功模型( 式( 1) ) 中的 x4 ( w［P］% ) 分别 赋 以 0. 011， 0. 017，0. 022，0. 028 几个不同值，得到当其他成分不变 时，在设计的几种不同 P 含量情况下，Mn 元素的成分 波动与冲击功之间的关系，结果如图 3 所示． 从图 3 中可以看出，在 DH36 高强度船板钢的成 分允许范围内，当 C、Si、S、AlS含量不发生变化时，在不 同 P 含量下，冲击功随着 w［Mn］的增加而线性减小， 此时斜率不会发生变化，Mn 质量分数由 1. 27% 增加 到 1. 5% 时，冲击功平均减小了 70 J 左右; 当 C、Si、Mn、 S、AlS含量不变时，冲击功随着 P 含量的增加呈先增加 后减小的趋势，当 w［P］= 0. 022% 左右时可获得冲击 功的最大值，P 含量对冲击功造成的最大波动范围是 70 J 左右． 上述分析结果显示，P 元素的含量变化与冲击功 之间存在一个最优值，这与与传统的观点不同，一般认 为，钢中 P 含量越低越好，文献［17--18］指出，随着钢 中 P 含量的增加，P 在原奥氏体晶界的偏聚浓度也相 应升高，期间伴随着 P 从固溶体向形成类似 Fe3P 结构 的薄膜组织转变，这种在晶界化学状态的改变，将引起 · 401 ·