随着海洋资源的开采,近海岸油气资源日趋枯竭,海洋事业开始向着深远海域发展,加上早期应用的海洋工程用钢由于使用寿命的限制开始更新换代,因此海洋工程用钢需求量开始增加。为满足深远海域恶劣环境的使用需求,要求使用的海洋工程用钢必须具备高强韧性、大规格并且易焊接。海洋工程用H型钢由于优异的截面特性现已成为海洋工程装备中重要的一部分,但是我国在高强度大规格海洋工程用H型钢的生产方面仍存在困难,需要从国外进口。本文通过相变仪实验和实验室模拟现场生产的控轧控冷实验,针对SM490YB海洋工程用H型钢,分析研究其在不同的终轧温度、终冷温度、冷却速率等工艺参数下的组织性能变化规律。主要工作和研究成果如下:(1)通过对比国内外海洋工程用H型钢的钢种成分以及相应的组织性能调控机制,开发设计铌钛复合添加的SM490YB试验钢,通过控轧控冷工艺发挥Nb、Ti微合金元素的细晶强化和析出强化作用来改善H型钢的强韧性。(2)通过相变仪实验测量不同冷却速率下试验钢的膨胀量随时间和温度的变化情况,利用Origin软件绘制得到SM490YB试验钢的奥氏体连续冷却转变曲线(CCT曲线),为后续的控轧控冷实验的参数确定提供参考依据。从中可知,试验钢的Ac3为802℃,Ac1为729℃,Ms为 436℃;随着冷却速率的增加,相变点逐渐降低,晶粒尺寸逐渐减小,显微组织的硬度逐渐增加。(3)在相变仪实验的基础上,选取不同的终轧温度进行试验。通过光学显微镜和扫描电镜进行显微组织形貌观察,进行拉伸、冲击等力学性能检测,分析终轧温度对试验钢组织性能的影响规律。研究发现降低终轧温度与超快速冷却相互配合使原来空冷条件下的铁素体+珠光体转变为超快冷条件下的贝氏体+铁素体组织,屈服强度、抗拉强度等力学性能有不同程度的增加。终轧温度为850℃时,试验钢的力学性能最佳,屈服强度为530MPa,抗拉强度为648MPa,横向冲击功为179J,纵向冲击功为191J,延伸率为20%,主要的强韧化作用机理为析出强化和细晶强化。通过透射电镜观察控制轧制和超快速冷却后第二相粒子的析出情况,发现终轧温度为850℃时,(Nb,Ti)(C,N)析出物尺寸接近Orowan机制和切过机制的临界转变尺寸,析出强化效果最好。(4)在具有最优组织性能的终轧温度上进行不同的终冷温度和冷却速率实验,通过显微组织观察和力学性能测试,得出符合实际生产最优的冷却工艺参数,分析不同冷却工艺对于试验钢厚度方向显微组织力学性能的影响规律,为工业应用提供理论参考和依据。终冷温度是影响最终组织配比的关键因素,随着终冷温度的降低,试验钢厚度方向相同位置的贝氏体含量逐渐增多,铁素体含量减少。冷却速率对于试验钢厚度方向的组织均匀性有明显的影响,冷却速率越大,试验钢厚度方向组织形态越接近。通过实验可知使用超快冷技术,当终轧温度为850℃、终冷温度为480℃、冷却速率为45℃/s时,试验钢的力学性能最佳,屈服强度为557MPa、抗拉强度为651MPa,-40℃横向冲击功达到了 211J,纵向冲击功达到了 225J,延伸率为19%。