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第11期 温永红等：F40级船板钢的应变时效行为 ,1245 功166J,一80℃冲击功128J,冷弯合格，力学性能 围内，下降幅度增加；在一60℃时，由应变时效前的 均满足船级社对F40船板钢的规范要求， 189J下降为应变时效后的101」，下降了46.5%，虽 1.2实验方案 然下降程度较大，但其冲击功仍符合要求，以高阶 在板坯号为7409157的钢板上1/4部位取 能和低阶能的对应温度作为韧脆转变温度，由图可 12mm×12mm×200mm的横向拉伸样，标距为 见，应变时效前的韧脆转变温度为一80℃，应变时 120mm,在北京科技大学力学拉伸试验机上进行 效后在一60℃就发生脆性转变，韧脆转变温度提高 10%的预应变，然后在加热炉中250℃保温1h,再空 了20℃. 冷至室温.根据国标金属夏比缺口冲击试验方法 300 ·一应变时效前 GB/T18658-2002取标准冲击试样，实验温度分 250 ·一应变时效后 别为0，一20，一40，一60，一80℃，通过原始试样和 200F 应变时效后试样的冲击功对比，确定应变时效敏感 150 系数 100 内耗试样在经过10%预应变后的试样上截取， 试样尺寸为70mmX2mm×(0.5~1.0)mm,用砂 50 纸磨光表面，再用丙酮清洗干净.内耗测量在中科 -60 -40-20 院固体物理所多功能内耗仪上进行，振动模式采用 温度℃ 自由衰减模式，升温速率为4Kmin,应变振幅为 图1F40级船板钢应变时效前后温度与冲击功对比 1×10-5. Fig.1 Curves of impact toughness to temperature of F40 hull strue- 钢板组织试样经打磨抛光后，用4%硝酸酒精 ture steel at different conditions 侵蚀后进行$EM观察，透射电镜样品采用5%高氯 2.2应变时效后的组织观察 酸无水乙醇溶液为电解液，在一20℃，50V下电解 图2(a)为F40级船板钢原始试样的SEM组织 双喷减薄至穿孔，所用电镜为H一800，工作电压为 形貌，其基体组织为准多边形铁素体和珠光体，同时 175kV. 含有少量的针状铁素体组织，准多边形铁素体组织 2实验结果 是在较低温度下通过块状转变得到的，在SEM尺 度下，界面呈高度不规则的锯齿状，犹如一块无特征 2.1应变时效前后的力学性能比较 的碎片（图2(a)中箭头所指）)].应变时效后试样的 应变时效后试样的硬度值有一定程度的增加， 组织仍是由准多边铁素体、珠光体和针状铁素体组 由原始态的HV190增加到应变时效后的HV241, 成的复合组织（图2(b),组织类型没有发生明显变 由图1可以看出，应变时效后，不同温度下的冲 化，在$EM尺度下，应变时效过程对组织的影响不 击吸收功都有一定程度降低，但下降的幅度不同， 是很大，微观组织很稳定，说明应变时效后的性能变 0~一20℃范围内，下降幅度很小；一40~一60℃范 化取决于更微观的结构变化， 10μm 54m 图2F40级船板钢的SEM形貌.(a)原始样；(b)应变时效后试样 Fig.2 SEM micrographs of F40 hull structure steel:(a)original:(b)strain aging功166J－80℃冲击功128J冷弯合格力学性能 均满足船级社对 F40船板钢的规范要求． 1∙2 实验方案 在板坯号为 7409157 的钢板上 1／4 部位取 12mm×12mm ×200mm 的横向拉伸样标距为 120mm在北京科技大学力学拉伸试验机上进行 10％的预应变然后在加热炉中250℃保温1h再空 冷至室温．根据国标金属夏比缺口冲击试验方法 GB／T 18658－2002取标准冲击试样实验温度分 别为0－20－40－60－80℃通过原始试样和 应变时效后试样的冲击功对比确定应变时效敏感 系数． 内耗试样在经过10％预应变后的试样上截取 试样尺寸为70mm×2mm×（0∙5～1∙0） mm用砂 纸磨光表面再用丙酮清洗干净．内耗测量在中科 院固体物理所多功能内耗仪上进行振动模式采用 自由衰减模式升温速率为4K·min －1应变振幅为 1×10－5． 钢板组织试样经打磨抛光后用4％硝酸酒精 侵蚀后进行 SEM 观察透射电镜样品采用5％高氯 酸无水乙醇溶液为电解液在－20℃50V 下电解 双喷减薄至穿孔所用电镜为 H－800工作电压为 175kV． 2 实验结果 2∙1 应变时效前后的力学性能比较 应变时效后试样的硬度值有一定程度的增加 由原始态的 HV 190增加到应变时效后的 HV 241． 由图1可以看出应变时效后不同温度下的冲 击吸收功都有一定程度降低但下降的幅度不同． 0～－20℃范围内下降幅度很小；－40～－60℃范 围内下降幅度增加；在－60℃时由应变时效前的 189J 下降为应变时效后的101J下降了46∙5％虽 然下降程度较大但其冲击功仍符合要求．以高阶 能和低阶能的对应温度作为韧脆转变温度由图可 见应变时效前的韧脆转变温度为－80℃应变时 效后在－60℃就发生脆性转变韧脆转变温度提高 了20℃． 图1 F40级船板钢应变时效前后温度与冲击功对比 Fig．1 Curves of impact toughness to temperature of F40hull structure steel at different conditions 2∙2 应变时效后的组织观察 图2（a）为 F40级船板钢原始试样的 SEM 组织 形貌其基体组织为准多边形铁素体和珠光体同时 含有少量的针状铁素体组织．准多边形铁素体组织 是在较低温度下通过块状转变得到的在 SEM 尺 度下界面呈高度不规则的锯齿状犹如一块无特征 的碎片（图2（a）中箭头所指） ［2］．应变时效后试样的 组织仍是由准多边铁素体、珠光体和针状铁素体组 成的复合组织（图2（b））组织类型没有发生明显变 化在 SEM 尺度下应变时效过程对组织的影响不 是很大微观组织很稳定说明应变时效后的性能变 化取决于更微观的结构变化． 图2 F40级船板钢的 SEM 形貌．（a） 原始样；（b） 应变时效后试样 Fig．2 SEM micrographs of F40hull structure steel：（a） original；（b） strain aging 第11期 温永红等： F40级船板钢的应变时效行为 ·1245·