微量稀土元素镧铈对海洋平台用钢的组织性能影响机理研究

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1、分类号:学校代码:10128UDC:学号:20151100158硕士学位论文学生类别：全日制学术型硕士研究生学科名称：材料科学与工程论文题目：微量稀土元素镧铈对海洋平台用钢的组织性能影响机理研究英文题目：Studyofmechanismofrare-earthelementsLa、Ceonmicrostructureandpropertiesofthesteelofoffshoreplatforms学生姓名：刘智良导师姓名：董瑞峰教授二○一八年四月内蒙古工业大学硕士学位论文摘要为满足海洋环境苛刻的服役条件，海洋平台用钢在具备高强韧性的同时还需具有优良的耐

2、腐蚀性能，采用稀土微合金化方法是获得这些综合性能的有效途径。工业化生产中,稀土元素只能微量添加（小于30ppm），以避免连铸工艺中结瘤现象，但其性能优化效果显著，且其作用机理有待完善。本项目选取稀土镧和铈为添加元素，针对高强度海洋平台用钢板，系统研究微量稀土元素对钢中夹杂物、微观组织的调控作用及其对机械性能、耐腐蚀性能的影响机理。通过非水电解液低温电解分离夹杂物的方法分析了微量稀土元素在钢中的存在形式；通过差热分析、热模拟实验分析了微量稀土元素对高强度海洋平台用钢相变温度点及CCT曲线的影响规律；通过端淬试验，分析了微量稀土元素对钢淬透性的影响规律；通过

3、正火、调质等不同热处理工艺试验，研究了微量稀土元素对不同工艺状态下试验钢力学性能的影响规律；通过周浸腐蚀、电化学腐蚀研究了微量稀土元素对高强度海洋平台用钢耐海水腐蚀性能的影响规律。研究结果表明：（1）当以10℃/min的加热速度，微量镧铈将Ac3点提高约20℃。在不同冷却速度下，使CCT曲线发生明显右移。（2）通过对不同工艺热处理后试验钢的性能研究发现，调质态添加微量镧铈抗拉强度提高约30MPa。微量镧铈-40℃冲击韧性影响为：提高亚温调质、调质态的冲击功约50J；而正火态使冲击功降低约30J。微量镧铈使磷更多的固溶，提高强度；同时净化晶界，提高冲击韧性

4、。（3）微量镧铈对钢的组织形貌基本无明显影响，但与钛、铌形成复合夹杂物，且夹杂物的形貌为类球形。（4）根据GB10124-88，采用室内全浸加速模拟腐蚀实验，研究了微量镧铈的对钢在模拟海水的耐腐蚀性的影响。观察试样表面腐蚀产物的形貌，及用XRD对锈层做物相分析，分别为γ—FeOOH、α—FeOOH、Fe2O3、Fe3O4，其中无稀土镧铈试样A锈层的α—FeOOH含量高于试样B、C。采用失重法得到了腐蚀速率，分析了实验钢的腐蚀动力学规律，随着腐蚀时间延长，试样A的腐蚀失重和腐蚀速率最小。采用电化学工作站测试了带锈试样的动态电位极化曲线和电化学阻抗谱，对实验

5、钢的电化学行为及规律进行分析。实验结果表明，添加镧铈的钢的腐蚀速率随腐蚀时间延长无降低趋势。形成的锈层的自腐蚀电流密度变高、阻抗变小。关键词：微量镧铈；相变；力学性能；耐腐蚀性I内蒙古工业大学硕士学位论文AbstractTodemandtheharshconditionsofserviceinthemarineenvironment，thesteelofoffshoreplatformsdemandnotonlyhightoughnessbutalsoexcellentcorrosionresistance.Thetracerareearthadditi

6、onisaneffectivewaytoobtainthesecomprehensiveproperties.Intheindustrializedproductionofsteel,inordertoavoidthephenomenonofnodulationincontinuouscastingprocess,microrareearthelementscanonlybeaddedinsteel.So,itsperformance-optimizationisremarkable,andtheactionmechanismneedstobeimpro

7、ved.Inthisexperiment,rareearthlanthanumandcerium(lessthan30ppm)areselectedasaddedelements.Forsteelplateofthehighstrengthoceanplatform,theeffectsoftracerareearthelementsonthemicrostructure、inclusions、themechanismofcorrosionresistanceandmechanicalpropertiesinsteelwerestudiedsystema

8、tically.Theexistenceformoftracerareearth