以低碳钢Q345E和中碳钢27SiMn为研究对象,围绕影响锻材探伤质量的内部缺陷和组织均质化两方面科学问题开展系统性研究工作,提出了内部缺陷与组织综合控制技术,解决了大截面特钢锻材内部缺陷与组织均质化方面的实际工程问题,并在工业上得到应用。对影响大截面锻材探伤质量的内部缺陷进行了系统研究,明确了缺陷的类型有：1)空洞(普遍性缺陷)；2)内部裂纹,占54.3%(有内部裂纹锻材数量/锻材总量×100%)；3)尺寸100μm以上的夹渣或夹杂物聚集,占9.7%(有夹渣或夹杂物锻材数量/锻材总量×100%),为缺陷的针对性控制指明了方向。锭型偏析对探伤的影响不易显现,但在缺陷控制中也给予了考虑。利用数值模拟软件DEFORM-3D,模拟了空洞和锭型偏析在锻造过程中的演变规律,明确了空洞闭合控制关键是单向累积变形量和变形方式。通过热变形参数对组织的影响研究,明确了组织均质化控制关键是单道次变形量和变形温度。

           通过热处理对带状组织的影响研究,揭示了Q345E带状组织在热处理过程中的演变规律及其对低温韧性的影响,阐明了两相区正火粗晶带和细晶带的形成机理,分析了碳原子沿晶界优先扩散行为在组织演变中的作用,明确了带状组织均质化调控的最佳正火温度为880℃,将锻材40℃冲击值稳定提高至100J～130J。提出了大截面特钢锻材综合质量控制技术。锻材质量应从钢锭质量、加热、锻造、缓冷和热处理等各方面进行综合控制,钢锭需提高成分洁净度和均匀性,加热应避免奥氏体不均匀长大,锻造要采用控温控锻技术对空洞、锭型偏析和组织综合控制,缓冷应充分去除锻材内部应力,热处理正火温度是带状组织均质化和低温韧性控制的关键。采用综合质量控制技术,在实际生产中将锻材探伤四级合格率由原来的18.8%%0-25.0%提高至87.0%-96.0%。