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1、实验材料与方法2.1实验材料及特点实验用钢Q690是由河北钢铁集团舞阳钢铁有限责任公司提供。钢板岀厂时为调质态，即淬火后高温回火。钢材的成分如表2・1所示。表2-1Q690的化学成分(wt%)Table2-1ChemicalcompositionofQ690(wt%)cSiMnPSCrAlMoTiCuNbNiV0.150.351.310.0120.0020.270.0340」60.0160.090.010.030.045注:6155厂"、w(Mn)w(C)+w(Mo)+w(V)w(Cw)+w(Ni)J=W(C)++
2、+由表2-1可以看岀该实验材料含有多种合金元素而且Si.Mn含量较高,含碳量仅为0.15wt%,为低合金高强钢。该钢种常温下的屈服强度690MPa,抗拉强度为770MPa〜940MPa,伸长率>14%。目前主要应用于石油、化工等行业，海洋平台也是其应用的主要领域之一。因其具有一定的焊接性能也被称为高强度焊接结构钢。2.2试样的热处理工艺本文研究的Q690钢板为低合金高强钢，其含碳量为0.15wt%,由于较低的含碳量，会导致经Q-P-T工艺处理后的室温下残余奥氏体的含量不会很多。因此，合理的选择热处理工艺参数，对提高
3、残余奥氏体的含量具有重要的意义。淬火温度、碳分配温度即时间是主要的几个参数，其中，初始淬火温度的选择尤为重要：淬火温度过低，会导致一步淬火后奥氏体的含量减少,即使再次水淬到室温后全部保存下来，残余奥氏体的含量也不会高；反之,如若淬火温度过高，尽管一步淬火后奥氏体量充足，但是较少的马氏体导致碳分配后的奥氏体中含碳量仍门不足，进一步水淬到室温的过程中奥氏体因为不稳定再次发牛马氏体相变而依然导致奥氏体的量不足。根据JMatPro软件，可以得到Q690钢的CCT和TTT曲线如图3-2a>b所示，可知Q690钢板的Ac3值为
4、883.35°C,—般情况下奥氏体化温度应该比Ac3温度高30〜50°C,所以，在本文的热处理实验中，采用的奥氏体化温度为930°C,保温时间为半小时。具体的热处理工艺，在第三章中将详细介绍。2.3显微组织观察与表征2.3.1OM（光学显微镜〉观察本文有一般常规的方法制取金相试样，将经过不同热处理工艺的试样用线切割截取面积为10""X10〃沏样品。为了研磨方便，将切割好的金展薄片用SIMPLIMET1000型镶嵌机镶嵌，手工将镶好的金相样依次经过9“加、3“加、AI2O3的抛光布研磨抛光。采用手工研磨是为了机械研磨
5、可能会因为施加的力过大，表面发生马氏体转变现象的发生。将磨好的金相样使用4vol.%的硝酸酒精溶液腐蚀，具体的腐蚀时间与材料本身及热处理工艺有关，针对本实验的样品腐蚀的时间为6〜8s,腐蚀结束后如果表面有油渍耍用洗洁精进行去污处理，然后用水冲洗干净，最后再用酒精清洗并用热风吹干，制备好的试样用于光学显微镜（OM）观察。本实验中普通光镜观察采用的设备是LeicaDM6000M光学显微镜。2.3.2TEM（透射电镜〉观察用电火花线切割经过不同热处理工艺的钢板上切取厚度小于0.5mm的样块。线切割的好处在于，热损伤深度较
6、小，一般在几十个微米以下。再用金相砂纸研磨，手工把薄片预减薄到0.05〜0.1mm的薄片，防止机械研磨发生应变损伤和试样升温。用冲剪的方法将薄片制作成直径为3nwi的小圆片。最后，对圆片进行最终剪薄，剪薄是在MTP-1A型电解双喷仪上进行，用5vol.%的高氯酸酒精溶液电解抛光液对圆片中心进行抛光。抛光后的试样必须在乙醇中多次清洗，将表而残留的抛光液清洗干净。观察和分析的设备有:JEM100・CX、JEM-200CX以及JEM-2100F场发射透射电镜。2.3.3XRD(X射线衍射)分析普通物相鉴定的测量：X射线衍
7、射(XRD)分析用的试样尺寸为lOmmxlOmm样品表面进行轻微机械研磨去除氧化皮以及其他缺陷，然后用5vol.%稀盐酸腐蚀两分钟，去除表面变形层和应力层，最后用洒精冲洗干净，使用日木理学公司牛产的Rigaku/max2550VB/PC型X射线衍射仪器进行结构和相分析，采用旋转Cu靶，扫描的角度范围为15-135°,步长0.02°,工作电流100mA,工作电压100kVo2.3.4断口扫描(SEM)分析断口扫面实验样品制作过程：将冲击和拉伸后的试样要保持断面的清洁,然后用AbrasiMet250型砂轮切片机制成长度
8、为10mm的试样，将切好的试样用酒精或者丙酮清洗，最后用热风吹干，最后密封保存，防止断口被氧化或者生锈。断口扫描分析过程中还用的实验设备：FEISIRION200型场发射扫描电镜。2.4机械性能测试拉伸试样根据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸试验方法》［22］加工,尺寸如图所示。试验标距为20mm,拉伸应变速率为2x10-3/$。拉伸试验在Zwic
