摘要
全球新能源产业的发展，国内能源结构的调整以及环保压力的增加，导致了天然气需求的急剧增加。9Ni钢具有高强度，超低温韧性和焊接性能等优点，是大型LNG船等超低温存储设备的关键材料。我国9Ni钢的研究起步相对较晚，相关研究主要集中在QT和QLT工艺。通过改进相关工艺，使得9Ni钢中获得稳定的逆转变奥氏体组织，提升低温环境的冲击韧性。Cu元素作为第二相强化元素，对9Ni钢的强度提升也具有重要的作用。本文主要对不同热处理工艺下Fe-9Ni-2Cu钢组织与性能进行研究。 本实验系统的研究了QT、QLT和深冷工艺对Fe-9Ni-2Cu钢显微组织和力学性能的影响，同时采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)和三维原子探针(APT)等设备进行组织结构表征，用万能拉伸试验机和摆锤冲击机进行室温、低温力学测试分析，结果表明： (1)在QT工艺下，研究发现在随着回火温度的升高，钢中逆转变奥氏体含量表现为先升高后下降。富Cu相的析出强化导致强度和硬度提升明显，温度升高后，富Cu相和碳化物粗化，逆转变奥氏体含量增加试样钢强硬度下降，延伸率提升。在临界区560℃保温120min回火时能够得到含量较高且稳定性较好的逆转变奥氏体，强度1022MPa，伸长率达17%。 (2)经QLT工艺处理，Fe-9Ni-2Cu钢在两相区635℃保温60min时，综合力学性能最佳。马氏体界面处生成逆转变奥氏体和新生马氏体组织，晶界内部存在数量众多的M/A岛组织。此时试样钢室温下延伸率达到20%，强度为1017MPa，低温冲击吸收功为214J。 (3)深冷处理对Fe-9Ni-2Cu钢的力学性能影响明显，深冷处理后马氏体晶界粗化，铁素体尺寸增加。逆转变奥氏体含量越多，其拉伸性能越好，深冷环境下逆转变奥氏体稳定性越高，其低温冲击吸收功越强。两相区保温30min试样钢中逆转变奥氏体稳定性最强，深冷环境下仅6.06%逆转变奥氏体发生马氏体相变，低温冲击吸收功为217J。
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