高强度油井管用钢带状偏析及其条带型混晶现象研究

带状偏析组织是影响高强钢服役过程抗腐蚀性能的重要缺陷之一。为了深入揭示轧材中常见的碳化物带状缺陷组织特征,以C110级高强度油井管钢为对象,针对源于铸坯点状偏析的管材带状组织,利用OM、SEM、EDS、EPMA等手段,研究了其热轧材及其调质处理过程不同环节下的晶粒大小分布行为。发现了一种与碳化物带状缺陷相关联的条带型混晶组织。其组织中基体区域晶粒明显粗大,偏析带区域晶粒则相对细小,呈现出与带状组织相似的粗细晶粒相间结构。基于EPMA分析,揭示了带状组织中元素偏析程度与其晶粒尺度的关联性,并利用溶质拖曳理论与第二相粒子钉扎作用解释了合金元素对晶粒生长的影响。     

钢中带状组织及其研究现状

带状组织是铸坯热轧过程中形成的常见组织缺陷,严重影响钢材后续加工性能和使用性能。对常见亚共析钢带状组织的形成机制、危害、控制措施和评级方法等研究现状与认识进行系统评述。分析认为,合金元素微观偏析是形成带状组织的根本原因,合理地控制合金成分、枝晶形态和热加工工艺也是抑制带状组织的重要途径。由微观偏析导致的枝晶内和枝晶间Ar3转变温度差异越大,带状组织越易形成。奥氏体分解过程中的冷却速率和奥氏体晶粒尺寸是形成带状组织的主要影响因素。较高的冷却速率、较大的奥氏体晶粒尺寸均会抑制带状组织发生。还分别阐述一次、二次碳化物对过共析钢带状组织形成的主要作用。同时,提出促进合金元素均匀扩散、减少连铸坯凝固组织微观偏析是减轻或消除带状组织的主要途径。带状组织中可能存在长条状夹杂物,然而,钢中夹杂物的大小、形貌和分布对带状组织的影响程度至今还不清晰。精细地表征与定量评价带状组织及其危害程度是亟待开展的重要工作。此外,铸坯加热制度对消除带状组织和控制组织晶粒度的综合影响也有待深入认识。     

影响H13热作模具钢等向性的因素

 通过显微组织和断口分析并与化学成分分析和力学性能测试相结合的方法,研究了H13钢铸态组织特征、碳化物类型和分布对等向性能的影响。结果表明：在冷却过程中,H13钢铸锭会产生严重的宏观元素偏析,在铸锭的个别区域,特别是最后凝固的中心区域,出现的少量不平衡亚稳定共晶碳化物、宏观偏析严重的铸态组织经变形而形成的带状组织、缓慢冷却形成的二次碳化物网是影响H13钢等向性的主要因素。     

H13钢带状偏析演化规律研究

 针对H13钢中普遍存在的带状偏析现象,利用金相显微镜及SEM研究了H13钢不同状态带状偏析的演化规律。研究结果表明,H13钢退火态的带状偏析由枝晶偏析的热变形引起,表现为碳化物的球化程度、颗粒大小及分布的不均匀;退火组织的不均匀性直接影响H13淬火、回火态的组织均匀性,且退火组织中金属元素分布的不均匀及偏析带中存在的一次液析共晶碳化物一直保留到钢的回火状态,影响了H13钢的等向性;良好的退火组织是制造高品质H13热作模具钢的关键因素。     

低碳合金钢带状组织控制研究现状

铁素体/珠光体带状组织是低碳合金钢热轧过程常见的组织缺陷，不仅恶化钢材横向塑性及韧性，而且严重影响后续加工零部件的使用寿命。近年来，带状组织的控制一直是高品质钢研究的重点之一。为了充分认识带状组织，综述了国内外关于带状组织形成机理、影响因素及控制方法的研究现状，指出了带状组织控制思路及方向，为今后学者研究提供一定的启发和参考。分析发现，合金元素偏析是带状组织形成的必要条件，而铁素体形核、长大以及碳元素的扩散是带状组织形成的决定条件。元素富集区和贫化区的铁素体形核速率差是影响带状组织形成的直接原因，提高热轧后冷却速率不仅可以降低不同区域铁素体形核速率差异，而且可以减少碳元素扩散距离，抑制带状组织的形成。此外，再结晶获得较大奥氏体晶粒尺寸，可以降低单位体积铁素体形核核心，阻碍铁素体生长平面形成，影响元素偏析带的连续性，进而破坏带状组织的形成。但是较快冷却速率下形成的魏氏体组织和较大奥氏体晶粒相变生成的粗大铁素体均不利于基体性能。固态相变过程中，利用氧化物冶金技术可以调控晶内铁素体形成和先共析铁素体的生长方向，改善微观组织和力学性能各向异性，实现带状组织的控制。     

凝固组织对高强耐蚀管带状缺陷的影响

 连铸过程中的点状偏析是后续轧材中带状缺陷的源头,对产品服役过程抗腐蚀性能有重要影响。为了控制管材中的带状缺陷,以C110级石油套管钢为对象,研究了其铸态组织对后续热轧管和调质管中粗大带状缺陷的影响。结果表明,点状偏析主要存在于铸坯中心粗大等轴晶区,其内部存在细小的枝晶结构,但却伴随较严重的斑块状溶质元素偏析,遗传到热轧管中则表现为粗大的带状组织缺陷。这类带状组织很难通过热处理工艺消除,会保留在调质管中,从而影响产品服役性能。浇铸工艺研究表明,当前管坯连铸条件下,控制铸坯中心等轴晶区可有效抑制这类半宏观点状偏析的形成,明显减少热轧管和调质管中的粗大带状缺陷;随着铸坯等轴晶区的缩小,热轧管和调质管壁厚方向的显微硬度均匀性均获得显著提高。     

激光诱导击穿光谱原位分析仪和电子探针在CrMo耐磨铸钢元素偏析分析中的联合应用

CrMo耐磨铸钢是重要的耐磨钢铁材料,凝固过程中的溶质元素偏析是影响CrMo耐磨铸钢组织和性能的重要因素,了解凝固过程中的溶质元素偏析对于CrMo耐磨铸钢的工业化生产具有重要的借鉴意义。宏观偏析和微观偏析是衡量材料偏析程度的两个指标,准确的测量其偏析状况是研究溶质元素偏析的基础。实验以CrMo耐磨铸钢为研究对象,采用激光诱导击穿光谱原位分析仪(LIBSOPA)和电子探针(EPMA)分析钢锭不同部位的宏观偏析和凝固组织中的微观偏析,结果发现,Cr、V和Mn元素在CrMo耐磨铸钢铸锭中宏观偏析程度较小,偏析比接近1,而Mo元素宏观偏析程度较大,其最大宏观偏析比超过1.20;Cr、Mo、V和Mn元素在CrMo钢凝固组织中均存微观偏析,且随着冷却速度的增加,Cr、Mo、V和Mn微观偏析程度也随之增加,其最大微观偏析比分别为1.39、2.63、3.47和1.83。LIBSOPA与EPMA在CrMo耐磨铸钢元素偏析分析中的联合应用,对全面了解CrMo钢铸锭元素偏析,优化铸造以及后续的热加工工艺具有重要借鉴意义。     

高强度油井套管钢偏析与含Nb析出相研究

摘要：点状偏析是连铸坯中的常见半宏观缺陷之一，严重影响后续产品的加工性能和服役性能。点状偏析的形成与枝晶形貌以及凝固末期钢液流动有关，经热轧会遗留至管材中变成带状偏析，两者在成分和位置上存在一致性。热力学计算分析表明,该钢种圆坯点状偏析内存在富Nb碳化物，该析出相是凝固过程中分散型剩余液相溶质偏析的产物。通过SEM观察到，在常规加热过程中该富Nb碳化物并不能完全回溶，在管材带状偏析处仍然可以发现未溶碳化物的存在。     

热轧40CrMnMoA圆钢带状组织控制

分析了影响带状组织级别的因素,发现钢中合金元素偏析是主要原因,采取一系列措施,改进生产工艺,控制钢中带状组织级别。     

α-Fe一次再结晶中溶质铌和钼偏析的三维分析

1 前言 众所周知,钢中的微合金元素不管是作为杂质存在还是为达到某种目的而添加,都会在材料加工过程中产生偏析而造成晶格缺陷.在这些缺陷中,晶界和相界面是典型的偏析位置.元素在这些位置上偏析,既可以通过对晶界的弱化或强化直接影响钢的力学性能,也可以通过显微组织的演变(例如延迟再结晶、晶粒生长和相变)间接影响钢的力学性能.因此,弄清溶质元素偏析行为及其对冶金现象的影响是非常重要的.     

18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织控制及其对力学性能的影响

采用金相显微镜研究了正火冷却工艺对18CrNiMo7-6齿轮钢带状组织的影响.采用显微硬度计、SEM、拉伸试验机、冲击试验机以及金相显微镜研究了不同程度带状组织对淬回火后试验钢显微硬度的均匀性、成分偏析程度和力学性能的影响.试验结果表明：在930℃奥氏体化保温后,采用强风冷却方式快速冷却到610℃,再炉冷到400℃,最后空冷至室温,可以将带状组织降低到1.5级.但若采用连续快速冷却的方式,则会导致大量贝氏体组织的生成;不同带状组织试验钢经850℃淬火、180℃回火热处理后,显微硬度极差值在30~35 HB 之间,硬度分布均匀性及力学性能各向异性程度相当.     

18CrNiMo7-6���ִָ�״��֯���Ƽ������ѧ���ܵ�Ӱ��

Effect of normalized cooling treatment on banded structure of gear steel 18CrNiMo7-6 was analyzed through metallographic microscope. Effects of banded structures with different degree on micro hardness uniformity, composition segregation, mechanical properties of test steels after quenching and tempering were analyzed through microhardness tester, scanning electron microscope, tensile testing machine, impact testing machine and metallographic microscope. The results show that, banded structure can be reduced to 1.5 degree after austenizing heat preservation at 930??, Strong wind cooling to 610??, furnace cooling to 400?? and then air cooling. But continuous rapid cooling can result in the formation of a large amount of bainite; Micro hardness range of test steels with different banded structure degree is between 30~35 HB after quenching at 850?? and tempering at 180??. Hardness uniformity and anisotropy of mechanical properties are comparable.     

Abnormal Grain Growth in Austenite Structure Reversely Transformed from Ferrite/Pearlite-Banded Structure

The grain growth behavior of austenite reversely transformed from ferrite/pearlite (F/P)-banded and non-banded steels has been studied. It was found that the grain-coarsening temperature [the temperature at which abnormal grain growth (AGG) occurs] of the initially banded F/P structure is quite low compared with that of the non-banded sample. In the F/P-banded sample, the abnormal grains always originate from the former ferrite region. The occurrence of AGG is essentially attributable not to the austenite nucleation process during heating but to the grain growth process after the completion of austenizing. It was proposed that the lowered grain-coarsening temperature in the banded structure is due to the non-uniform pinning-effect of AlN precipitates between former ferrite and pearlite regions.     

含锰结构钢中带状组织及其对力学性能的影响

对含锰结构钢中带状组织的形成演化规律及对冷轧板力学性能的影响进行了研究。结果表明,钢板中的带状组织是由连铸过程中元素的中心枝晶偏析所致。带状组织的存在对冷轧板的强度无明显影响,但使冷轧板的塑性显著降低,从而影响产品的使用性能。采取控制连铸时钢水的过热度、加大电磁搅拌等措施,可减轻铸坯的中心偏析,遏制带状组织的形成。     

Banded Microstructure Formation and Its Effect on the Performance of 06Ni9 Steel

Focusing on the banded microstructure formed during the production of 06Ni9 steels for cryo-LNG,this paper examines its formation,distribution of alloying elements,structure,hardness,and low-temperature property.The results show that the banded microstructure formed after hot-rolling and cooling of the steel binct in which the element segregation occurred during solidification.The phase change during heat treatment also can cause the formation of the banded microstructure of 06Ni9 steel.The white bands are mainly composed of ferrite and reversed austenite,and the black bands are mainly composed of reversed austenite and a certain amount of ferrite.Element segregation and formation of more carbide caused some black regions to appear.Grain refinement of 06Ni9steel is beneficial to the formation of reversed austenite,the redistribution of alloying elements,improving the stability of austenite and the low-temperature toughness of steel.This steel easily undergoes nickel segregation;thus,undergoing a secondary quenching and tempering process is recommended.The refinement of martensite quenching above A c3,the martensite that is rich in nickel and carbon,residual austenite and a few little of ferrite after secondary quenching lower than A c3 are beneficial to the formation of high stability austenite.Thus,this can meet the strength and toughness requirement of the low temperature 06Ni9 steel.     

在未再结晶区大压下后加速冷却工艺对钢板带状组织的影响

钢板在轧制过程中易产生带状组织，而带状组织的形成降低了钢板的横向冲击性能，为了了解带状组织的形成原因，在实验基础上研究了两种成分钢的控制轧制和加速冷却工艺。结果表明：在采用未再结晶区大变形的控制轧制工艺时，必须采用加速冷却工艺来减小或消除带状组织。另外，采用Ｎｂ，Ｔｉ微合金化也是消除带状组织的有效手段。     

高温加热制度对380CL连铸板坯枝晶偏析及轧材带状组织的影响

通过设计6种热处理工艺和4种热轧工艺分别完成气氛保护热处理试验和热轧试验,借助电子探针面分析和定量分析手段检测板坯热处理前后Mn元素枝晶偏析程度的变化,并比较不同加热制度下板材显微组织的差异,从而分析了高温加热制度对380CL板坯枝晶偏析以及轧材带状组织的影响程度。结果发现:加热温度从1 140 ℃逐步升高到1 300 ℃,热处理前后偏析比变化量从1.65%逐渐增大到3.52%,1 200 ℃时保温时间从0.5 h、1.0 h延长到2.0 h,偏析比变化量从1.79%、2.12%增大到3.59%,即加热温度每升高50 ℃左右,或保温时间延长0.5~1.0 h,枝晶偏析减轻0.1%~1.5%;热轧工艺时加热温度从1 140 ℃升高到1 200 ℃,板材带状组织可减轻1级,带状偏析程度可改善20%左右。     

厚规格Q345B延伸率不合分析

通过对厚规格Q345B延伸率不合的拉力试样进行低倍检测和显微组织分析,结果表面,铸坯的内部质量存在中心偏析、裂纹和夹杂物以及板材中的带状组织是造成板材力学性能不合格的主要原因。     

组织结构及夹杂物对高强结构厚板冷弯开裂影响的研究

冷弯开裂一直是制约高强度结构厚板应用的关键,其影响因素较多。实验对Q690D厚板冷弯开裂原因开展了深入分析。通过金相组织分析发现厚板表面存在1层100μm左右、由粗大贝氏体和细晶铁素体所组成的带状组织是导致钢板冷弯开裂的主要原因。此外,对试验钢中氧、氮、氢含量进行化学检测,发现氧含量超标,且通过扫描电镜及能谱观察发现钢中存在较多氧化镁、氧化铝类夹杂,评级为D类和DS类1.0级。据此,提出增加试验钢中硅元素的含量,可以有效抑制锰元素偏聚造成的带状组织,同时可降低钢中的氧化物夹杂。