多相组织X80管线钢的低温断裂行为研究

采用落锤撕裂实验研究了X80管线钢断裂行为与多相组织之间的关系。结果表明:X80管线钢的微观组织包括针状铁素体、粒状贝氏体、多边形铁素体、准多边形铁素体和马氏体-奥氏体岛,其中针状铁素体、多边形铁素体、准多边形铁素体和马氏体-奥氏体岛对管线钢低温断裂行为影响较大。低温撕裂断口主要包括裂纹起裂解理面、韧性断裂面、逆向解理面三大部分,随着微观组织中针状铁素体的增加和多边形铁素体、准多边形铁素体、马氏体-奥氏体岛的减少,断口中韧性断裂面积增加以及起裂解理面积、逆向解理面积减少。     

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。     

大口径厚规格X80管线钢的低温断裂控制

以大口径(OD1422 mm)、大壁厚(38.5 mm)X80级管线钢热轧板为研究对象,采用光学显微镜和扫描电镜对其显微组织和-20 ℃低温落锤撕裂试验断口形貌进行分析,研究了断裂与组织之间的关系。结果表明,带状组织和不同厚度位置晶粒度大小不均,粒状贝氏体、退化珠光体、准多边形铁素体和马奥岛等混合组织会导致裂纹的萌生和扩展,出现解理断裂,对低温韧性不利,而尺寸为3 μm以下的马奥组织和均匀分布的贝氏体铁素体对裂纹扩展起阻碍作用,说明细小的马奥组织和贝氏体铁素体能够提高钢板的断裂韧性,对低温断裂控制十分有利。     

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。     

时效处理对针状铁素体管线钢力学性能和抗硫化氢行为的影响

在600℃左右进行时效处理，可使针状铁素体管线钢强度水平大幅度提高而基本不降低韧性和延性．在600℃保温10h，针状铁素体管线钢在保持塑、韧性的基础上，强度水平提升到接近X100级别要求，且明显改善了其抗H2S开裂性能．有利作用主要归因于时效处理促进了针状铁素体中微合金碳氮化物的进一步沉淀析出，马氏体／奥氏体(M／A)岛转变成回火马氏体，以及组织更加均匀化．时效处理为发展高强度级别针状铁素体管线钢提供了新的思路。     

X70管线钢连续冷却转变规律的试验研究

利用Gleeble-3500热/力模拟试验机研究了X70管线钢在连续冷却条件下的组织变化规律,绘制了试验条件下X70管线钢的动态CCT曲线。结果表明,随着冷却速度的提高,X70管线钢组织由多边形以及准多边形铁素体逐渐转变为针状铁素体。实验室条件下X70管线钢冷却速度大于40℃/s时,得到的组织类型为针状铁素体,使X70管线钢具有良好的强韧性。     

X80管线钢连续冷却转变规律的研究

利用Gleeble2000热模拟试验机研究了X80管线钢在连续冷却条件下的组织变化规律,绘制了试验条件下X80管线钢的动态CCT曲线。结果表明,随着冷却速度的提高,X80管线钢组织由多边形以及准多边形铁素体逐渐转变为贝氏体类组织。实验室条件下X80管线钢以20~30℃/s冷却后的组织以细小均匀的针状铁素体为主,一定数量的细小M/A岛弥散分布于铁素体晶粒内的板条界上,这种组织结构有利于获得高强度和高韧性。     

多边形铁素体含量对X60、X70管线钢DWTT断口纤维率的影响

以X60和X70管线钢为研究对象,研究了管线钢中显微组织与断裂韧性之间的关系。结果表明,多边形铁素体对管线钢既有增韧性又有减韧性作用:当钢中分布细小的多边形铁素体晶粒时,多边形铁素体迫使裂纹分叉、弯曲和转向,导致裂纹的扩展功提高,增加了管线钢的韧性,而且随多边形铁素体含量增多,落锤撕裂试验断口纤维率也随之提高。然而,当多边形铁素体晶粒粗大且以绝对多的数量分布在基体中时,其增韧性作用消失。     

回火温度对低碳贝氏体管线钢低温韧性的影响

通过力学性能测试和微观组织分析,研究了回火温度对低碳贝氏体X80管线钢组织及低温冲击韧性的影响。结果表明,低碳贝氏体X80管线钢在300℃回火2 h后达到最佳强韧性匹配,屈服强度在625 MPa,-40℃夏比冲击功为315 J,冲击断口呈现明显的韧性断裂形貌,-60℃夏比冲击功也达到了268 J。低碳贝氏体管线钢轧态组织以粒状贝氏体为主,经过300℃回火2 h后,组织与TMCP状态基本相似,仍保持粒状贝氏体组织,但是MA组元略细小;经过600℃回火2 h后,贝氏体出现粗化,并且出现多边形铁素体组织。低温韧性的改善是由于回火处理过程中富碳残留奥氏体发生转变,M/A组元由岛状转变为点状及细条状,粒状贝氏体晶间细化的M/A组元更好的阻碍了裂纹的扩展。     

回火温度对低碳贝氏体管线钢低温韧性和组织的影响

通过力学性能测试和微观组织分析,研究了回火温度对低碳贝氏体X80管线钢组织及低温冲击韧性的影响。结果表明,低碳贝氏体X80管线钢在300 ℃回火2 h后达到最佳强韧性匹配,屈服强度在625 MPa,-40 ℃夏比冲击功Akv为315 J,冲击断口呈现明显的韧性断裂形貌,-60℃夏比冲击功Akv也达到了268 J。低碳贝氏体管线钢轧态组织以粒状贝氏体为主,经过300 ℃回火2 h后,组织与TMCP状态基本相似,仍保持粒状贝氏体组织,但是MA组元略细小;经过600 ℃回火2 h后,贝氏体出现粗化,并且出现多边形铁素体组织。低温韧性的改善是由于回火处理过程中富碳残留奥氏体发生转变,M/A 组元由岛状转变为点状及细条状,粒状贝氏体晶间细化的M/A组元更好的阻碍了裂纹的扩展。     

高品质厚规格X70管线钢连铸坯的显微组织

采用金相显微镜、扫描电镜和显微硬度计等,研究了高品质厚规格X70管线钢连铸坯的低倍显微组织、高倍微观组织及显微硬度,分析总结了其组织变化规律。结果表明:X70管线钢铸坯微观组织主要为铁素体和退化珠光体,在原奥氏体晶界上分布着块状的先共析铁素体,在晶粒内部主要是针状铁素体、退化珠光体和细小的M/A岛,针状铁素体呈板条状,交错分布,有效地细化了晶粒。     

X80管线钢双焊炬自动焊接头微观组织和力学性能研究

对准φ1219 mm×18.4 mm的X80管线钢进行全自动下向焊试验,采用双焊炬进行填充、盖面焊。对X80管线钢接头的组织和力学性能进行了分析。结果表明,热影响区粗晶区以粗大的板条状贝氏体铁素体(BF)为主,BF板条间分布有少量的M-A组元,硬度较高;细晶区组织主要是多边形铁素体(PF)和少量贝氏体(B),两者分布较均匀,硬度较小。外层焊缝组织主要是晶内形核的针状铁素体(AF);内层焊缝组织中除了有AF和PF外,还有少量粗大的镐牙状侧板条(FSP)铁素体析出;中部焊缝组织与外层焊缝的相差不大,只是晶粒更细小,析出物数量更多。在-20℃时,热影响区平均冲击功为181 J,断口呈韧性断裂;焊缝区的平均冲击韧性为157 J,断口为韧脆混合断裂,焊缝中形成的镐牙状侧板条铁素体及氧化物夹杂降低了韧性。     

热处理对9Ni钢焊接接头组织与性能的影响

对9Ni钢焊接接头分别进行了QT处理和IHT处理,采用拉伸、硬度、冲击试验,断口电镜扫描等方法研究了两种热处理对焊接接头显微组织及性能的影响。结果表明,未经热处理时焊缝的组织为细晶铁素体+针状铁素体;QT处理后焊缝的组织为马氏体+奥氏体;IHT处理后焊缝组织为马氏体+奥氏体+铁素体。QT与IHT处理均能使9Ni钢焊接接头的强度、硬度下降,塑性上升;IHT处理后焊接接头的伸长率达到29.0%,塑性优于QT态。经QT和IHT处理后,焊缝的低温冲击吸收能量分别从48 J上升至78 J和100 J;IHT处理可明显提升焊缝的低温韧性,其冲击断口为典型的韧性断裂。     

X80管线钢焊缝金属中的针状铁素体

探讨了X80管线钢焊缝中针状铁素体的形成条件、对焊缝韧性的影响及针状铁素体控制机理。结果表明,X80管线钢焊缝组织是大量针状铁素体+少量先共析铁素体的混合组织。在针状铁素体影响因素中,起决定作用的是焊缝的化学成分和冷却速度。焊缝中针状铁素体形态和数量与焊缝韧性之间存在对应关系,焊接热输入对焊缝韧性的影响较复杂,存在一个热输入最佳值。优化的焊缝合金系统和化学成分是控制焊缝针状铁素体形成的必要条件,而合理的工艺方法和焊接参数(含热输入)则是控制针状铁素体形成的充分条件。     

控轧控冷工艺对X80管线钢组织和性能的影响

利用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)对不同工艺轧制的X80管线钢的显微组织和位错形态进行了观察和分析。利用电子背散射衍射(EBSD)技术分析了X80管线钢的有效晶粒尺寸。比较和分析了4种控轧控冷工艺对钢板的组织和力学性能的影响。研究得出,采用奥氏体再结晶区控温轧制+未再结晶区近两相区轧制+轧后直接水冷工艺,得到的钢板的有效晶粒尺寸最小、力学性能最佳,其组织以粒状贝氏体为主,并伴有板条贝氏体铁素体、针状铁素体、准多边形铁素体以及少量M/A多相共存的复合组织,使试验钢获得了良好的强韧性匹配。     

针状铁素体X65管线钢中MA岛结构表征及其对疲劳裂纹扩展的影响

利用聚焦离子束(FIB)刻蚀方法精确制备了针状铁素体X65管线钢的马奥岛(MA)薄膜样品，随后采用电子背散射衍射(EBSD)技术和透射电镜(TEM)对MA岛的亚结构进行了表征，并研究了MA岛在疲劳裂纹扩展中的作用。结果表明，针状铁素体X65管线钢中MA含量约为5.7%,MA岛主要弥散分布在晶界处，尺寸≤3μm。MA岛内部亚结构被马氏体和残留奥氏体分割为大小不等的块区，残留奥氏体与马氏体相互交错分布，一些区域马氏体与奥氏体存在共格关系。MA岛内部残留奥氏体与马氏体交错分布的特征对疲劳裂纹扩展具有显著的抑制作用，当疲劳裂纹扩展路径遇到MA岛时，主裂纹扩展方向发生偏折，并绕过MA岛，而支裂纹则被MA岛所捕获，停止扩展。     

添加Mo对高Nb管线钢组织和CCT曲线的影响

测定了一种低C高Nb和一种低C高Nb加Mo X80级管线钢的动态连续冷却转变曲线,通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察两钢不同条件下的显微组织和细微组织的形貌特征。结果表明,随着冷速的增加,两钢的组织由多边形铁素体、准多边形铁素体转变为针状铁素体,同时晶粒得到细化;试验钢组织在低冷速时变化较明显,当冷速大于5℃/s时组织类型变化不明显,此时主要是组织均匀性及M-A岛发生变化,随冷速增加M-A岛更细小、弥散;Mo使CCT曲线中针状铁素体转变线右移,促进针状铁素体组织形成。     

太钢X70高级别管线钢的开发

介绍了太钢X70高级别管线钢的成分设计,冶炼和TMCP工艺。X70管线钢的显微组织由针状铁素体、多边形铁素体和少量粒状贝氏体组成,该钢种具有高强度、高低温冲击韧性和优异的落锤撕裂性能,其钢质纯净,带状组织级别低。     

焊接材料对Q550高强钢焊接接头组织的影响

根据Q550高强钢的焊接特点,研究了在不预热条件下ER50-6和MK·G60焊丝对Q550高强钢焊接接头显微组织的影响。结果表明,采用ER50-6焊丝焊接得到的焊缝组织为先共析铁素体、针状铁素体、珠光体和粒状贝氏体,熔合区断口有大量韧窝,表现为明显的韧性断裂特征;采用MK·G60焊丝的焊缝显微组织主要为贝氏体和大量的针状铁素体,接头熔合区断口形貌主要呈山谷状,具有准解理断口的特征,存在撕裂棱。     

X100管线钢双丝埋弧焊接头微观组织与力学性能

利用光学显微镜、扫描电子显微镜、拉伸及冲击材料试验机等对X100钢级管线钢组织与力学性能进行了研究.结果表明,X100钢级管线钢焊缝区组织主要为针状铁素体和粒状贝氏体,热影响区组织有多边形铁素体存在,且晶粒粗大,发生了软化和脆化.焊接接头最高抗拉强度和断后伸长率分别达805 MPa,10.7%.接头的冲击吸收功(-10℃)大于110 J;剪切面积百分比(-10℃)平均值达到85%,呈现为韧性断裂.硬度测试结果显示,热影响区硬度外焊高于内焊.