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海洋资源的开发和利用越来越受到世界各国的重视,这促使性能更加优异的海洋工程用钢的开发。传统海工钢TMCP+调质处理(QT)的生产方式在强度上满足性能指标,但是韧性指标较差。尤其作为海洋工程用钢,受服役环境温度低和海洋昼夜温差大的影响,对低温韧性要求非常苛刻。因此急需制备一款具有优异低温韧性的高强度海工钢。本研究在保证海工钢钢板高强度(700 MPa)的同时,通过添加适量的奥氏体稳定元素Mn及少量的微合金元素,制备出一种具有优异低温韧性的全新型海工钢。分别研究了不同热处理参数下,此海工钢的性能变化,逐步优化热处理工艺参数。最终采用淬火+两相区退火+回火(QIAT)三步热处理工艺,对此海工钢显微组织进行调控,以达到改善其低温韧性的目的。利用SEM、XRD、EBSD、TEM技术,对QT、QIAT工艺后及QIAT工艺下不同回火温度后此海工钢的显微组织和逆转奥氏体进行表征。采用常温拉伸、低温冲击和示波冲击试验,测试和研究相应状态下此海工钢的力学性能及其变化规律。分析讨论不同热处理工艺下,组织演变与低温韧性变化之间的本征关系,揭示低温韧性变化的机理。结果表明,QIAT热处理后此新型海工钢的微观结构是由回火贝氏体/马氏体、临界铁素体及薄膜状逆转奥氏体构成的复相组织,薄膜状逆转奥氏体厚度仅为0.1μm。屈服强度为716 MPa,抗拉强度812 MPa,-40℃低温韧性达到150 J;塑性和低温韧性相比于传统QT工艺有明显提升。Mn元素在逆转奥氏体生成区域的富集致使逆转奥氏体界面迁移耗散自由能激增,阻碍了逆转奥氏体晶粒的长大,使其呈一维薄膜状扁平生长。薄膜状逆转奥氏体本身优异的稳定性、其生成区域大量小角度晶界及高密度局部取向差是本海工钢获得优异低温韧性的原因。QIAT工艺下,贝氏体/马氏体和临界铁素体随着回火温度的升高而逐渐分解,呈颗粒状或短棒状分布。同时,逆转奥氏体的体积分数增加,此海工钢的屈服强度和抗拉强度降低,塑性和低温韧性增强。其原因是逆转奥氏体含量越多,其在断裂时裂纹稳定扩展阶段的吸收能越大。这得益于回火对海工钢内位错塞积的改善,使得其史密斯因子分布均匀,小角度晶界增加,部分晶粒发生二次结晶,这些都为低温韧性的改善做出贡献。