基于延迟加速冷却的X80管线钢的组织和性能

利用热模拟、力学性能测试和材料显微分析等实验技术,研究了X80管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化。结果表明,通过延迟加速冷却,X80管线钢可获得贝氏体+铁素体(B+F)双相组织。随着始冷温度的上升,试验钢的B含量增加,F含量降低,导致材料屈服强度上升,塑性下降。当始冷温度为530℃时,X80管线钢有较低的屈强比,较大的均匀伸长率和较大的形变强化指数,符合大变形管线钢的技术要求。通过延迟加速冷却方法获得的细小的B板条和较高位错密度的F赋予材料较高的强韧特性和优良的大变形能力。     

X80大变形管线钢的变形与断裂行为

采用光学和扫描电子显微镜过对X80大变形管线钢在拉伸和冲击载荷下的变形和断裂过程的实验观察,研究了X80大变形管线钢的变形和断裂行为。结果表明:对于由贝氏体+铁素体组成的双相大变形管线钢,在变形过程中,塑性变形优先在铁素体中进行,随着塑性变形量的增加,双相组织的形态逐渐沿作用力方向呈现明显的位向分布。双相组织中裂纹的产生有3种典型方式,即夹杂物形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体基体形核。裂纹的扩展与所受的应力状态有关,在较低应力状态下时,裂纹主要通过铁素体扩展;只有在较高应力状态下,裂纹才穿越贝氏体。在实验观察和分析基础上建立了贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂模型。     

贝氏体含量对F/B双相管线钢力学性能的影响

采用700、720、740、760 ℃临界区热处理的方法,依次获得了4种不同贝氏体体积分数(16%、28%、41%、48%)的铁素体/贝氏体(F/B)双相管线钢。利用SEM、TEM及力学性能测试手段,研究了贝氏体含量对管线钢的强度、塑性和韧性的综合影响规律。结果表明,相比原始组织,F/B双相管线钢具有较低的屈服强度和相当的抗拉强度,从而具有较好的应变能力,表现为较低的屈强比,较高的伸长率和加工硬化指数。贝氏体含量对F/B组织管线钢的强度、伸长率和加工硬化指数影响较小,对冲击性能的影响显著。贝氏体含量在40%左右时可获得最佳的强度、塑性和韧性。     

(B+F)双相管线钢的延迟加速冷却方法研究

采用热模拟技术、力学性能测试手段和显微分析方法,对X100管线钢在延迟加速冷却条件下的组织与性能的变化规律进行了研究.采用始冷温度为620℃的延迟加速冷却方法,实验钢可获得(B+F)双相组织,具有较高的强韧特性和优良的变形能力.     

冷却工艺对热轧铁素体贝氏体双相钢组织与性能的影响

设计了一种低碳铁素体贝氏体双相钢,用Gleeble-3500热模拟机测定了该试验钢变形后的连续冷却转变(CCT)曲线,并对试验钢进行了控轧控冷试验,研究不同冷却工艺对试验钢组织和性能的影响。结果表明,变形后的CCT曲线分为铁素体转变区和贝氏体转变区。试验钢热轧后经不同冷却方式都能获得铁素体贝氏体双相组织。三段式冷却方式比两段式冷却得到的铁素体体积分数减少,晶粒尺寸更小。840 ℃终轧后水冷到690 ℃,空冷8 s左右,试验钢抗拉强度达到765 MPa,伸长率为20%,综合性能良好。     

新型低C-Mn双相钢变形及非变形过冷奥氏体连续转变

采用Gleeble热模拟技术结合金相法研究了一种C-Mn-Si-Cr-V热轧双相钢静态及动态连续冷却条件下的相变过程和组织.实验结果表明奥氏体未再结晶区变形不仅促进奥氏体向铁素体转变,而且使仅添加微量Si、Cr合金的低碳锰钢结合轧后连续冷却工艺就可以在10℃/s-60℃/s的宽冷却速度范围内抑制贝氏体与珠光体的形成而获得细小均匀的铁素体(F) 马氏体(M)双相组织,且铁素体及马氏体含量都保持稳定.     

开冷温度对热轧F/B双相钢组织性能的影响

采用轧后空冷+超快速冷却的方式,研究了开冷温度对热轧铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织性能的影响。结果表明：开冷温度显著影响F/B双相钢的显微组织和性能。开冷温度由747 ℃降至700 ℃时,铁素体体积分数由17.3%增至85.7%,铁素体晶粒尺寸由3.3 μm粗化至3.6 μm,贝氏体中析出的碳化物含量增加。同时,F/B双相钢的屈服强度从594 MPa降至475 MPa,抗拉强度从648 MPa降至532 MPa,伸长率从17.7%升至34.3%,扩孔率从36.4%提高至82.8%。因此,为实现热轧F/B双相钢力学性能和扩孔性能的平衡,开冷温度应控制在730~700 ℃。     

弛豫时间和终冷温度对X70HD抗大变形管线钢微观组织的影响

通过金相组织分析研究了X70HD管线钢在两阶段变形后弛豫时间和终冷温度对微观组织的影响。结果表明,第二阶段变形后空冷弛豫到700℃,获得铁素体+下贝氏体的双相组织且无先共析铁素体生成,但随弛豫时间的延长有先共析铁素体生成并获得多边形铁素体+贝氏体的双相组织。终冷温度影响贝氏体的种类及含量,终冷温度保温时会产生更多下贝氏体;在相同弛豫条件下,终冷到320℃获得铁素体+少量粒状贝氏体,终冷到350℃获得铁素体+少量下贝氏体。     

09CuPCrNiMoNb耐候钢连续冷却转变及热轧双相化的研究

采用热膨胀法结合金相分析建立了09CuPCrNiMoNb耐候钢未变形和变形奥氏体的连续冷却转变曲线(CCT曲线)。试验钢变形奥氏体的CCT曲线具有较宽的铁素体析出区可作为“速度窗口”；同时，在铁素体．贝氏体区与珠光体转变区之间有一半开口型奥氏体稳定区，可作为“卷取窗口”，以上特点为试验钢热轧双相化提供了条件。根据变形奥氏体的CCT曲线提出了试验钢热轧双相化工艺，并在热模拟试验机上进行了热轧双相化模拟，获得了双相组织。     

化工管道用L830钢力学性能与冷却开始温度的关系

通过Gleeble热模拟试验机模拟在不同初始冷却温度的快速冷却,通过拉伸性能和组织、微观结构分析等手段,研究了L830管线钢冷却开始温度与力学性能之间的关系。研究结果表明:管线钢的抗拉强度随初始冷却温度的升高而升高,塑性随初始冷却温度升高先增加而后降低。在临界温度进行快速冷却获得的管线钢都具有贝氏体和铁素体双相组织。初始冷却温度由810℃升至900℃,铁素体体积分数逐渐降低而贝氏体体积分数升高。选取870℃为临界温度,管线钢显微组织中微小的贝氏体的含量为63.2%,剩余铁素体中含有大量位错,使其具有较高的强度和良好的塑性。     

铁素体/贝氏体(F/B)双相钢组织调控及其抗变形行为分析

本文针对低C,高Mn和高Nb化学成分,采用轧后弛豫控制相变的组织调控技术得到5种不同铁素体/贝氏体（F/B）体积含量的双相组织钢.用改进的C-J分析方法分析了软相（铁素体）含量,研究了晶粒尺寸对加工硬化性能的影响,以及以铁素体和贝氏体为主的软硬相混合组织的塑性变形协调关系.并用电子背散射（EBSD）技术验证了双相组织在均匀塑性变形阶段的协调变形行为.结果表明,软硬相的合理比例有利于提高加工硬化程度(高Rt_1.5/Rt_0.5),降低屈强比,同时能保证较高的均匀变形能力.铁素体与贝氏体之间的协调变形是提高双相组织钢应力比和均匀伸长率的主要机制.     

双相区轧制对铁素体/马氏体双相钢组织性能的影响

采用双相区(α+γ)轧制及双相区短时保温处理相结合的方式,制备了一种高强高韧性低碳低合金铁素体/马氏体双相钢,并采用SEM、室温拉伸试验和维氏硬度检测等手段研究了不同轧制工艺对铁素体/马氏体双相钢组织和性能的影响。结果表明:相对于普通的连续轧制工艺,等温轧制和道次之间短时保温处理相结合的工艺对铁素体/马氏体双相钢的相比例、形貌和尺寸有重要影响。等温轧制及短时保温处理的双相钢的组织明显细化,马氏体相比例增加,组织均匀性显著改善,屈服强度提升了34%,达到1229 MPa,屈强比高达0.78,断口为韧性断口特征,呈细小韧窝状,具有良好的综合力学性能。     

Influence of Dual-Phase Microstructures on the Properties of High Strength Grade Line Pipes

The influence of dual-phase microstructures on mechanical properties of X70, X80, and X90 line pipes is investigated. It is found that the line pipes with dual-phase microstructures possess both larger uniform elongation and higher hardening exponent, especially for high grade steel X90. The tensile deformation of dual-phase line pipe does not follow the trend predicted by the Hollomon formula, and a stable strain-hardening exponent is not found. This stress-strain behavior is different from the normal line pipe. In the initial stage of plastic deformation, the strain-hardening capacity of dual-phase line pipe increases rapidly. However, it reaches a stable stage after 2.0% total strain. The dual-phase pipeline steel is composed of soft phase (polygonal ferrite) and hard phase (bainite), and thus the relatively soft ferrite is good for its deformability. Besides, the fraction of large angle grain boundaries in the dual-phase microstructures is greater than that of the normal line pipe, which is proven to be critical for improving the resistance to plastic deformation and crack propagation.     

不同冷却方式下X80M管线钢的组织演变

针对当前开发高强韧性、低屈强比管线钢的需求,利用光学显微镜和透射电镜,研究了4种不同冷却方式下X80M管线钢的组织性能演变。结果表明：轧后空冷钢板的屈强比较高,金相组织主要为PF+P,没有明显的亚结构,位错密度低,强度低,均匀伸长率好,但落锤性能差;轧后钢板弛豫至Ar₃温度以下,水冷前会先析出一部分PF,快速冷却过程中富碳奥氏体在更低温下会发生贝氏体转变,随着冷却速率的增大,组织形貌由块状演化为条片状贝氏体,由PF+B的双相组织构成,存在较高密度的位错,具有较好的均匀伸长率与硬化指数,该工艺适合抗大变形管线钢的生产;轧后钢板直接快速冷却至M_s温度以下,钢板强度高韧性好,但均匀伸长率与硬化指数下降,金相组织为典型AF+MA,该工艺适合常规高钢级管线钢的生产。     

M2高速钢马氏体—贝氏体复相热处理

对高速钢的复相热处理工艺参数、组织与性能进行了研究。结果表明，利用马氏体－贝氏体复相组织可以显著提高高速钢的抗弯强度、挠度及高速钢冷挤压凸模的使用寿命。提出了Ｍｓ点以下复相热处理工艺。     

Q450耐酸钢的相变及耐蚀性能

针对含0.09%Bi的铁路敞车用新型耐酸钢,通过热模拟试验,绘制了动态CCT曲线,进行实验室轧制,利用全浸试验方法和电化学试验方法对其耐硫酸腐蚀性能进行了研究。结果表明:随着冷速提高,显微组织由珠光体+铁素体逐渐完全转变为贝氏体,同时组织细化。在实验室热轧后水冷至622 ℃,石棉卷取保温冷至室温,得到的组织为铁素体+少量贝氏体;经全浸腐蚀试验,腐蚀后表面腐蚀产物平整,腐蚀较轻,其力学性能和耐硫酸腐蚀性能均满足Q/ASB 174—2016要求。电化学试验研究表明,试验钢自腐蚀电位、自腐蚀电流和腐蚀速率均优于Q345B钢,表面富含Cu₂S的致密腐蚀产物氧化膜对耐蚀性提高作用明显。     

Corrosion behavior of each phase in low carbon microalloyed ferrite–bainite dual-phase steel: Experiments and modeling

In situ observation of the initial corrosion behavior of a low carbon microalloyed ferrite–bainite dual-phase steel showed that the corrosion originated from the inside of ferrite and ferrite boundary. In addition, a model for describing the corrosion behavior of each phase in multiphase steel was established. Based on this model, a method to quantitatively assess the corrosion rate of each phase was presented by white light interference, and the relationship between the surface roughness and corrosion morphology was also established. Meanwhile, the galvanic corrosion at phase-scale and the influence of phase distribution on service safety of multiphase steel were discussed.     

显微组织对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中腐蚀行为的影响

采用动电位极化法和电化学阻抗法等研究了不同冷却方式对25CrMo48V超高强度钢在NaCl溶液中的腐蚀行为的影响。结果表明,25CrMo48V超高强度钢炉冷后的显微组织为多边形铁素体和珠光体,空冷后为下贝氏体和多边形铁素体,水淬后为板条马氏体。由电化学分析可知,不同显微组织的试样在NaCl溶液中具有相似的电化学腐蚀过程;在质量分数为1%、3%、5%、7%的NaCl溶液中,不同显微组织的试样具有相同的腐蚀速率变化规律,下贝氏体组织的空冷试样腐蚀速率最低,而板条马氏体组织的水淬试样腐蚀速率最高。通过观察不同显微组织的试样在NaCl溶液中浸泡后的宏观腐蚀形貌,可知下贝氏体组织的耐腐蚀性最好,板条马氏体组织的耐腐蚀性最差,与电化学测试结果一致。     

Q350EWR1高耐蚀钢板组织和耐大气腐蚀性能研究

当前,对铁路车辆用钢耐大气腐蚀性能的要求越来越严苛。采用高Cr成分体系和轧后两段冷却工艺,试制了Q350EWR1铁路车辆用高耐蚀钢。研究了其奥氏体连续冷却相变行为,获得了不同冷却速率下其组织演变规律。开展了轧制工艺对Q350EWR1耐蚀钢组织和性能影响的研究,并对其腐蚀性能进行了评价。结果表明,当冷速为0.1 ℃/s时,耐蚀钢组织由铁素体和珠光体组成;当冷速为0.5 ℃/s时,组织由铁素体、珠光体和少量贝氏体组成;当冷速大于1 ℃/s时,组织为单一贝氏体组织,这是由于高Cr成分提高了钢的淬透性,使得较低冷速下发生贝氏体相变而导致。研发的耐蚀钢综合力学性能优良,其屈服强度360~420 MPa,抗拉强度550~640 MPa,屈强比不大于0.66,伸长率不小于27%,-40 ℃冲击功大于280 J,耐大气腐蚀性能相对于Q345B钢的失重率小于30%。