控轧控冷工艺对X70级抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用光学显微镜、扫描电镜及力学性能实验等研究了控轧控冷工艺对X70级管线钢的组织与力学性能的影响。结果表明:不同终轧温度下X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体、贝氏体和少量的珠光体组成,且随着终轧温度的升高,抗拉强度与屈服强度降低,硬度下降,冲击韧性提高,但屈强比变化不大,并且落锤性能较差;随着终轧温度的升高,晶粒尺寸逐渐增大,铁素体体积含量增多。在不同的终冷温度下,X70管线钢的显微组织主要由多边形铁素体和贝氏体组成,并且随着终冷温度的升高,抗拉强度大幅度降低,屈服强度则呈M形波动,硬度呈线性降低,冲击吸收能量大幅度升高且落锤性能较好,屈强比缓慢升高;随着终冷温度的升高,晶粒度等级基本保持稳定,铁素体含量呈线性增加。该大变形管线钢最优的轧制工艺为控制终轧温度为840℃,终冷温度为450℃。     

非调质CT80连续油管用钢的控轧控冷工艺

利用Gleeble-1500热模拟试验机进行了控轧控冷热模拟试验,分析了非调质CT80连续油管用钢的精轧变形温度、冷却速度和卷取温度对试验钢组织与性能的影响规律。基于控轧控冷热模拟试验结果,设定了试验钢实验室轧制工艺,在终轧温度830℃、冷却速度46℃/s和卷取温度450℃轧制工艺条件下,获得了具有针状铁素体+贝氏体+少量M/A岛组织构成的成品钢板,其屈服强度620 MPa,抗拉强度754 MPa,伸长率29.2%,屈强比0.82,各项性能均满足CT80连续油管用钢力学性能要求。     

控轧控冷条件下X100管线钢的组织转变及性能

试验钢采用低碳Nb、Ti、Ni、Cu、Mo等合金化设计理念进行X100管线钢化学成分设计,用真空感应电炉冶炼,并经试验轧机TMCP工艺控制轧制,轧后弛豫并在机后快速冷却线中进行快速冷却。冷却后采用显微分析方法和力学性能测试等手段研究终冷温度对试验钢微观组织和性能的影响。结果表明：随着终冷温度的降低试验钢显微组织的变化规律是由多边形铁素体向准多边形铁素体、粒状贝氏体、贝氏体铁素体、马氏体型转变。在418 ℃时出现板条状贝氏体组织且随着终冷温度降低,组织中板条状贝氏体的含量增加,贝氏体板条束的直径变小板条间距变窄,提高了试验钢的强度和韧性指标。301 ℃时出现马氏体组织,试验钢的强韧性有所降低。未发现终冷温度对原始奥氏体晶粒尺寸有影响,因为影响试验钢原始奥氏体晶粒度的主要因数为控轧工艺。     

控轧控冷工艺参数对X80管线钢组织和性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜等分析方法,研究了控轧控冷工艺参数对X80管线钢组织和力学性能的影响。结果表明:终轧温度750℃时,试验钢的显微组织为多边形铁素体和粒状贝氏体,终轧温度为810℃时,显微组织为针状铁素体;在高冷速条件下,试验钢中M/A岛的尺寸、数量和体积分数均较大;具有双相组织试验钢的屈强比低,塑韧性好;M/A岛含量高、尺寸大的试验钢,其强度和屈强比高,塑韧性差。     

控轧控冷过程中X80级管线钢的组织演变

通过Gleeble3800热模拟机探究X80级管线钢控轧控冷过程中的组织演变规律,利用拉伸试验机、金相显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）和透射电镜（TEM）对试验钢的力学性能和显微组织进行了研究。结果表明,随着钢的板厚规格减小,准多边形铁素体晶粒尺寸减小,强度升高。450 ℃模拟卷取过程中准多边形铁素体形核可进一步发生长大。富碳贝氏体组织主要是在450 ℃模拟卷取过程中由碳化物析出和相变所得的板条贝氏体组织组成,钢中形成的富碳贝氏体组织构成了带状组织。     

控轧控冷工艺对X80级抗大变形管线钢组织与性能的影响

对试制的X80级抗大变形管线钢不同开始冷却温度下的力学性能进行了测试,并通过扫描电镜分析了不同开始冷却温度下钢板最终组织及形态,研究了控轧控冷工艺对X80级抗大变形管线钢组织与性能的影响.结果表明,随着钢板开始冷却温度的降低,X80级管线钢中的先共析铁素体量逐渐增加,贝氏体含量逐渐降低,钢板抗大变形性能参数提高.当开始冷却温度在740 ℃时,钢板具有最佳的综合力学性能,其屈服强度Rt0.5为565 MPa,抗拉强度Rm为730 MPa,伸长率A为42.7%,屈强比Rt0.5/Rm为0.75,Rt1.5/Rt0.5为1.181,Rt2.0/Rt1.0为1.116,均匀变形伸长率达到12.33%,具有较强的抗变形能力.     

终轧温度对Q420qE钢板组织性能的影响

研究了终轧温度对Q420qE钢板组织性能的影响。结果表明:采用控轧+弛豫+控冷工艺可以获得铁素体+贝氏体双相组织;终轧温度越高,铁素体晶粒尺寸越大,钢板屈强比越低,但冲击韧性也随之降低。当终轧温度为860℃时,钢板屈强比和韧性达到较佳匹配,此时钢板厚度1/4处和芯部未发生铁素体相变的奥氏体发生了贝氏体相变;终轧温度为880℃时,钢板芯部发生了上贝氏体转变,冲击韧性明显降低。     

X90高强度管线钢的组织与性能

借助SEM和电子背散射衍射（EBSD）技术对一种低合金含量的X90高强度管线钢进行了显微组织分析,探讨了其显微组织与力学性能关系。结果表明：X90管线钢的显微组织为铁素体（F）+粒状贝氏体（GB）,组织中较高的F含量会降低钢板强度;大角度晶界比率较高及有效晶粒尺寸较小时,钢板会获得较好的冲击性能;较高的全厚度方向组织均匀性和细小的铁素体晶粒尺寸会提高低温区间管线钢的落锤撕裂剪切面积,保证其良好的落锤性能。     

X80管线钢层流冷却过程的温度场建模与工艺研究

对X80管线钢进行了层流冷却过程的建模分析,考察了潜热对冷却曲线的影响,并分析了板厚、轧辊速度和终轧速度对X80管线钢中间温度、冷却速度和终冷温度的影响,在最优化工艺参数下对X80管线钢进行了轧制处理。结果表明,X80管线钢在考虑相变潜热前提下的优化工艺为轧辊速度2.5~3.0 m/s,终轧温度860~880℃,并在此工艺下进行了控制轧制和控制冷却的工艺实践;无论是传统工艺还是优化工艺下的X80管线钢的力学性能都符合APISL-2009标准的要求,但是优化工艺下的X80管线钢的综合性能明显要更优;经过优化工艺处理后的X80管线钢的组织为多边形铁素体+粒状贝氏体。     

控轧控冷工艺对Qst32-3盘条组织和性能的影响

研究了控轧控冷工艺对低碳钢Qst32-3盘条组织和力学性能的影响。结果表明:控轧和控冷能有效提高Qst32-3盘条的力学性能并细化铁素体晶粒;当精轧温度由950℃降低到810℃并采取风冷工艺后,Qst32-3盘条的屈服强度由215 MPa增加到265 MPa,抗拉强度由318 MPa增加到346 MPa,铁素体晶粒尺寸由23.6μm细化到15.2μm。结合形变诱导铁素体相变原理及Hall-Petch公式分析了低温轧制对Qst32-3盘条晶粒细化的影响机理。     

轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织和屈强比的影响

利用SEM和TEM原位拉伸方法研究了轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织的影响及低屈强比的微观机理.结果表明:采用轧后弛豫+控制冷却的工艺可以获得铁素体+贝氏体双相组织,弛豫终止温度是影响铁索体体积含量和晶粒大小的决定因素.当弛豫终止温度区间为690—705℃时,试样的强度和塑性达到了较好的匹配,满足X80级抗大变形管线钢的性能要求.弛豫终止温度越低,铁索体体积含量越高,晶粒尺寸越大,屈强比越低.对拉伸过程进行动态原位观察的结果表明,铁素体(软相)和贝氏体(硬相)的协调变形机制是屈强比降低的原因.     

轧制工艺对海洋工程结构用API2W-50钢组织与性能的影响

研究了轧制工艺对海洋工程结构用API2W-50钢组织与性能的影响。结果表明:采用控轧控冷工艺,在1000℃以上和950℃以下分两阶段轧制,终轧温度控制在820℃,轧后水冷至620℃,API2W-50钢的抗拉强度达到540 MPa,伸长率为27%,-40℃纵向冲击韧性可达到279 J,-40℃横向冲击韧性达到215 J,钢板综合力学性能最佳;得到钢组织为贝氏体+铁素体+珠光体,晶粒均匀细小,综合力学性能达到研制目标,具备工业性试制条件。     

高强度船板钢E40生产工艺模拟试验

采用250kg真空感应炉冶炼E40坯料,然后在实验室进行了控轧控冷的热轧试验和正火实验。对两种工艺生产的试样进行了力学性能测试。结果表明:与控轧控冷(TMCP)轧制的钢板相比,经同样轧制工艺后在910℃正火的钢,其屈服强度和抗拉强度均降低且低于船级社的标准;而控轧控冷(TMCP)的E40试验钢具有良好的综合力学性能。无论纵横向拉伸性能,以及-20～-60℃冲击韧性均完全满足船级社的性能标准。利用金相显微镜和扫描电镜对其组织进行检测。结果表明,两种工艺生产的钢板显微组织基本为多边形铁素体和无碳化物贝氏体及少量珠光体的复合组织;只不过经正火处理的钢板晶粒较细小,其内的混晶组织得到改善,伸长率和冲击韧性均有所提高。     

热变形条件下X80管线钢连续冷却相变

利用Gleeble-3500热模拟试验机研究了两种不同Nb含量的X80管线钢变形后连续冷却过程中相变行为,绘制了连续冷却转变曲线(CCT曲线);分析了控轧控冷工艺以及Nb含量对X80管线钢连续冷却相变的影响。结果表明,随着冷却速度的增加,降低了铁素体转变开始温度,组织得到细化,铁素体形貌从多边形逐渐向针状转变;变形量的增加和变形温度的降低,对铁素体相变也有促进作用,并使铁素体晶粒尺寸进一步细化;Nb可推迟铁素体和珠光体转变,并显著降低铁素体开始转变温度,细化了铁素体晶粒尺寸。     

超快冷对X70管线钢组织和性能的影响

采用MMS-300热/力模拟试验机研究了无Mo和含Mo管线钢X70不同冷却条件的动态相变行为并绘制了试验钢的动态CCT曲线。结合实验室轧制和冷却试验,研究了超快冷和层流冷却条件下两种成分X70管线钢的组织演变和力学性能。结果表明:随着冷却速度的增大,无Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+珠光体、多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;含Mo管线钢X70的组织构成为多边形铁素体+针状铁素体、针状铁素体;Mo抑制了多边形铁素体和珠光体相变的发生。对于无Mo管线钢X70,层流冷却工艺所得到的组织有约40%的准多边形铁素体;超快冷工艺所得到的组织为针状铁素体,有利于提高X70管线钢的强韧性。超快冷工艺使晶界取向差大于15°的有效晶粒尺寸得到了细化,无Mo管线钢X70的强韧性略高于层流冷却条件下含Mo管线钢X70。超快冷条件下含Mo管线钢X70组织更细小,力学性能可满足X80管线钢的要求。     

Nb对抗大变形管线钢铁素体相变的影响

以不同Nb含量X80抗大变形管线钢铸坯为材料,利用热膨胀仪和热模拟试验机研究了Nb对X80钢相变CCT曲线的影响和不同工艺参数下铁素体的相变,并通过光学显微镜(OM)、显微硬度计、金相测试软件等分析了不同试验条件下的显微组织。结果表明:Nb能明显推迟多边形铁素体转变,Nb含量从0.032%提高到0.051%时,形成"铁素体+贝氏体"双相组织所需的最小冷速明显降低;无论是在未再结晶区的低温大变形阶段还是在轧后的空冷阶段,提高Nb含量都不利于铁素体生成,但另一方面Nb能有效阻止铁素体晶粒长大,有利于晶粒细化;抗大变形管线钢板中最佳Nb含量建议0.05%左右为宜。     

Nb-Ni系X70 管线钢基础参数研究

介绍了首钢首秦金属材料有限公司开发研制X70管线钢的成分设计、控轧控冷工艺和钢板实际性 能,钢板成品组织为细小均匀的铁素体＋少量针状铁素体,具有优良的综合力学性能。并分析了返红温度对钢板组织和屈强比的影响、终轧温度对钢板组织和断裂韧性的影响。     

厚规格多相组织X80管线钢的断裂行为

通过落锤撕裂试验(DWTT)研究了厚规格多相组织X80管线钢断裂行为与微观组织之间的关系。采用OM和SEM对X80管线钢微观组织和DWTT试样断口形貌进行观察。研究结果表明,钢板微观组织由粒状贝氏体(GB)、针状铁素体(AF)、贝氏体铁素体(BF)、多边形铁素体(PF)和准多边形铁素体(QPF)构成;分层裂纹形成于带状组织处;马氏体-奥氏体(MA)岛、夹杂物周围易萌生微孔及二次裂纹;在晶粒内部形核长大的二次裂纹扩展到小尺寸MA岛及AF处会出现止裂,提高了钢板的断裂韧性。     

热送热装工艺对X80管线钢力学性能和微观组织的影响

研究了热送热装工艺对X80管线钢力学性能和微观组织的影响。结果表明:热送热装板材屈服强度低于室温装炉板材,但韧性高于室温装炉板材;热送热装轧制板材中粒状贝氏体含量较多,而室温装炉轧制板材中板条贝氏体铁素体发达;具有细小针状铁素体是X80管线钢获得良好强度及韧性的前提。     

轧制工艺对工业化试制的真空组坯Q345R/304复合板组织性能的影响

山西太钢不锈钢股份有限公司利用真空组坯复合轧制（真空电子束焊接+轧制复合）技术工业化试制了Q345R/304复合板。本文研究了常规轧制和控轧控冷工艺下轧制复合板的界面结合率、常规力学性能、界面结合强度和界面附近的显微硬度和显微组织变化。结果表明：界面结合不良来自于复合界面处形成的硅铝氧化物和铬锰氧化物,这可能是由于组坯时真空度不足、加热过程中形成的氧化产物。两种工艺下界面附近显微组织差异明显,沿远离界面方向,常规轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向为均匀的块状铁素体和珠光体组织,304钢板组织已完全再结晶;控轧控冷工艺轧制的Q345R钢板组织沿厚度方向由多边形铁素体和珠光体组织向针状铁素体和贝氏体组织过渡,304钢板组织仍有变形特征。力学性能检测表明：常规热轧复合板的屈服强度和抗拉强度比控轧控冷复合板分别低115、71 MPa,强度裕量较小;纵向冲击功不小于130 J,外弯、内弯、侧弯后无裂纹,复合板剪切强度在350 MPa以上,高于标准要求(不小于210 MPa),线扫描结果表明界面附近已存在由元素扩散形成的浓度梯度。