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。     

高性能海底管线钢的铁素体相变规律

采用Gleeble-1500D型热模拟试验机研究了高性能海底管线用钢的铁素体相变组织演变特征,观察不同变形温度、变形量和开冷温度对铁素体相变规律的影响。结果表明,增加变形量和降低变形温度均会促进形变诱导铁素体相变,加快铁素体析出,细化铁素体晶粒;降低开冷温度,铁素体转变量增加,但开冷温度过低时,铁素体晶粒会明显长大。为了获得细小弥散的铁素体组织,试验钢奥氏体未再结晶区变形温度应控制在780℃左右,变形量≥50%,开冷温度控制在700~660℃之间。     

变形条件和冷却速率对低碳含Nb钢的相变及纳米析出的影响

利用Gleeble 3800热模拟试验机,研究了奥氏体再结晶和未再结晶组织对低碳含Nb钢连续冷却转变行为的影响,并对不同变形温度及冷却速率下Nb(C, N)的纳米析出行为进行了研究。结果表明,未再结晶区奥氏体的变形能够为多边形铁素体提供更多的相变形核点,扩大铁素体相变区,并且能够细化铁素体晶粒;相比于再结晶区1050℃单道次变形,未再结晶区的第二道次变形能够促进Nb(C, N)的析出,其中910℃变形时Nb(C, N)的析出量最多,850℃次之;冷却速率的增大能够抑制Nb(C, N)在奥氏体中的析出,但能够促进其在铁素体中析出;对于本试验钢,10℃/s的冷却速率即可抑制Nb(C, N)的析出;Nb(C, N)的析出粒子平均粒径随着冷却速率的增加而减小。     

终冷温度对不同成分700MPa级耐候钢组织和性能的影响

针对两种不同成分的700MPa级超高强度耐候钢,利用金相显微镜、扫描电镜及透射电镜进行了组织观察,检验了硬度,研究了终冷温度在550～680℃之间变化对试验钢组织和性能的影响.结果表明,在其它工艺相同的情况下,终冷温度控制在约600℃,两种成分的试验钢均可得到良好的组织和性能;随着终冷温度的降低,钢的显微组织由多边形铁素体和少量珠光体转变为铁素体和贝氏体为主,铁素体基体上均匀分布着细小析出相;添加Mo的试验钢贝氏体含量高;硬度呈现先升高后降低的趋势.     

Mo-Ti微合化热轧高强钢的组织与性能

对一种Mo-Ti微合金钢进行了热轧实验,研究了不同工艺条件下的组织特征、析出行为及低温冲击性能。结果表明,随着终轧温度及终冷温度的降低,实验钢的屈服强度和抗拉强度均有所升高;当终轧温度较高时,细小的析出物主要在冷却及模拟卷取过程中产生,当终轧温度较低时,细小的析出物主要由应变诱导析出及冷却、模拟卷取过程的析出物组成;实验钢的组织以铁素体为主,随着终轧温度及终冷温度的降低,晶粒尺寸明显细化,同时,组织中渗碳体及钛的碳化物等岛状物的尺寸也变小,大角度晶界比例增加,低温冲击裂纹由脆性断裂变为韧性断裂;当终轧温度为800~810℃,终冷温度分别为615℃和500℃时,实验钢的屈服强度分别为738 MPa及768 MPa,抗拉强度分别为857 MPa和872 MPa,伸长率为18%~19%,其韧脆转变温度低于-70℃,实验钢具有良好的强度及韧性指标。     

控轧控冷工艺对440 MPa级船体钢组织与性能的影响

通过CCT曲线和实验室控轧控冷工艺试验,研究了440 MPa级船体钢的过冷奥氏体连续冷却(CCT)过程的相变以及组织性能。结果表明:试验钢在较宽的冷速范围内容易得到贝氏体组织,随着终轧温度的降低,试验钢的强韧性得到提高。轧后空冷条件下,试验钢得到铁素体+珠光体组织,韧性较好,但强度富余量相对较小。轧后加速冷却,试验钢的强度得到明显提升。模拟卷取温度为550 ℃时,试验钢的强韧性相对更好。综合分析,较优的控轧控冷工艺参数为:终轧温度840 ℃,轧后冷速(20±5) ℃/s,卷取温度550~560 ℃。     

退火终冷温度对汽车用TRIP钢力学性能及组织的影响

研究了退火处理终冷温度对TRIP钢力学性能的影响,运用SEM、EBSD和TEM微观分析手段探讨了TRIP钢的精细组织。结果表明:随终冷温度的提高,屈服强度呈现单调降低的趋势,抗拉强度先降低后升高,伸长率的变化趋势与抗拉强度正好相反;经不同终冷温度处理后的TRIP钢均由铁素体、贝氏体和残留奥氏体三相组成,晶粒随机分布,没有明显的取向;残留奥氏体存在两种形式,存在于铁素体晶内的孤岛状残留奥氏体,尺寸在0.2μm左右,铁素体晶界处1μm左右的块状残留奥氏体。     

快速冷却工艺对Q420E钢板性能的影响

利用Q345D连铸坯料(0.16C,0.26Si,1.40Mn,Nb+Ti0.040)制备Q420E钢,采用不同冷却速率和终冷温度的快冷工艺进行了厚30 mmQ420E钢高强度板试验,研究了冷却速率和终冷温度对其强度及韧性的影响。结果表明,随着冷却速率的增大和终冷温度的降低,铁素体晶粒尺寸减小,钢板强度和韧性提高,伸长率下降;当终冷温度控制在480~520℃之间,冷却速度控制在8~15℃/s之间时,组织为铁素体+珠光体+贝氏体组织,心部铁素体晶粒尺寸为7.2μm,钢板综合性能达到国标Q420E级别的要求,成功实现采用Q345D轧制30 mm厚的Q420E钢板的低成本生产,并为更高级别钢种的性能提升提供了依据,但轧制过程中部分钢板出现了心部偏析,以及快冷工艺对于钢板焊接性能的影响,仍然需要做进一步研究。     

一种800 MPa级高强建筑用钢的试验研究

针对当前我国高强建筑用钢的开发,采用Ti-Nb微合金化技术设计试验钢化学成分,通过热膨胀试验确定了试验钢的动态CCT曲线,基于此设计了实验室热轧试验方案,研究了工艺参数对试验钢组织、性能的影响。结果表明:当水冷终冷温度大于610 ℃时,试验钢的显微组织为铁素体+珠光体;当水冷终冷温度小于390 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体;当终轧温度为810 ℃、水冷终冷温度为350 ℃时,试验钢显微组织为少量铁素体+贝氏体,屈服强度为837 MPa,这是细晶强化、相变强化、析出强化共同作用的结果,为800 MPa高强钢筋的研究开发提供了数据支撑和理论指导。     

TRIP钢热变形中奥氏体未再结晶温度的研究

采用双道次压缩试验,对A．B两种TRIP钢进行了软化率曲线的测定。结果表明．A．B钢软化率均随变形温度的升高和间隔时间的增加而提高,B钢因含有微合金元素,在变形过程中应变诱导析出,奥氏体再结晶得到抑制。A．B钢的奥氏体未再结晶温度分别在910℃和980℃左右。通过奥氏体未再结晶温度的测定,能够合理制定TRIP钢变形工艺制度,改善其组织性能。     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,-20℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

终冷温度对直接淬火配分超高强度钢组织与性能的影响

研究了不同淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明:随淬火终冷温度升高,抗拉强度快速降低,屈服强度缓慢下降,冲击吸收能量先增加后降低,伸长率明显增加。直接淬火到马氏体相变区后空冷的组织为板条马氏体和残留奥氏体的复相组织。提高淬火终冷温度,马氏体板条粗化,残留奥氏体的含量增加,导致强度降低而塑韧性提高。淬火终冷温度为360℃时残留奥氏体的含量最高,为8.8%,但由于组织粗化,出现粗大板条马氏体,韧性降低。综合考虑,淬火终冷温度为320℃时具有最好的强度和塑韧性能的匹配,抗拉强度为1632 MPa,冲击吸收能量和伸长率分别为20 J和14.1%。     

NM360钢再结晶规律的研究

采用阶梯试样轧制,研究了热轧过程中变形量和变形温度对NM360钢再结晶规律及混晶的影响。结果表明,增大变形量和提高变形温度均有利于奥氏体组织的均匀性;绘制再结晶区域图,变形量为60%时,NM360实验钢完全再结晶临界温度为1070℃,未再结晶临界温度为900℃;由于高含量Nb对奥氏体再结晶的强烈阻滞作用,实验钢完全再结晶、未再结晶临界温度大幅度提高;为获得优异的NM360钢组织性能,实验钢应在完全再结晶区进行轧制。     

高钢级X100管线钢的韧性和显微组织

通过OM、SEM、示波冲击和落锤试验研究了高钢级X100管线钢的显微组织、冲击和落锤断裂性能。结果表明,终冷温度为400℃时,试验钢具有更好的显微组织、冲击韧性和落锤断裂性能。400℃终冷试验钢组织均匀,LB、GB和M/A组元细小,原始奥氏体被LB板条束分割细化;终冷温度提高至520℃,试验钢组织均匀性变差,GB和M/A组元粗化,LB对组织的分割细化作用减弱。落锤断裂过程中,原始奥氏体晶界(PAGB)、LB和AF改变裂纹扩展方向,提高止裂性能。冲击试验温度降低,400℃终冷试验钢冲击吸收能量(E)、裂纹形成能(E1)、韧性扩展能(E2)和脆性裂纹扩展能(E3)变化不大。表征材料韧脆倾向的-60℃冲击(E2+E3)/E1值为2.83,呈韧性断裂;520℃终冷试验钢E、E1、E2和E3逐渐降低,-60℃冲击(E2+E3)/E1值为0.95,呈脆性断裂。     

控制轧制对含钒低碳钢板组织与性能的影响

结合现场工艺参数，试验研究了奥氏体再结晶区平均道次变形量及奥氏体未再结晶区变形温度对钒微合金化低碳钢形变奥氏体、铁素体、珠光体组织及力学性能的影响。与工业产品对比，发现降低未再结晶区变形温度对细化铁素体晶粒和改善钢板力学性能有很大的作用。     

P92钢回火组织与韧性研究

利用金相显微镜、扫描电镜和X-射线衍射仪并通过冲击试验研究了P92钢经1050℃正火+不同温度回火后的微观组织和韧性变化.结果表明:正火后P92钢组织为典型的板条马氏体,并有一定量的残余奥氏体和M23C6析出相存在.回火温度较低时,P92钢的组织形态和冲击功变化不大,在500～600℃出现了马氏体板条碎化、大部分或全部残余奥氏体分解和一定的回火脆性;随回火温度升高组织中亚结构数量增多并出现块状铁素体,而冲击功则快速升高.     

控轧控冷工艺对J55石油套管用钢带状组织影响

为消除或减轻J55石油套管用钢带状组织,通过热轧试验研究变形温度、终轧温度、奥氏体未再结晶区压下率、轧后至卷取温度前冷速以及卷取温度等,对J55石油套管用钢带状组织影响规律。研究结果表明,随着变形温度的提高,金相组织中带状组织呈逐渐减弱趋势,而且终轧温度较高可以减少带状组织的产生。采用奥氏体未再结晶区大压下制度,不仅可以明显减少带状组织的产生,还可以细化晶粒。适当加大终轧后冷却速度,可消除或减轻铁素体+珠光体的带状组织。卷取温度对带状组织的消除或减轻无显著影响,建议适当降低卷取温度,以保证层流冷却的加速冷却。     

淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织性能的影响

采用场发射扫描电镜、X射线衍射仪等设备研究了淬火终冷温度对直接淬火配分超高强钢组织与力学性能的影响规律。结果表明,随淬火终冷温度升高,抗拉强度先下降后升高,屈服强度则不断降低,冲击吸收能量和伸长率先增加后降低。直接淬火配分钢的组织由初生马氏体、新生马氏体和残留奥氏体构成。随淬火终冷温度升高,残留奥氏体含量先增加后降低,淬火冷却到260 ℃时残留奥氏体含量最高,为16%,试验钢具有最好的综合力学性能,抗拉强度超过1533 MPa,伸长率为16%,－20 ℃冲击吸收能量为26 J。淬火冷却到300 ℃,组织中出现了尺寸较大的块状新生马氏体,导致塑性和韧性降低。     

建筑用抗震钢板的控轧控冷工艺与性能研究

研究了开冷温度、终冷温度和轧制工艺对低碳高锰建筑钢板常温拉伸性能、-40℃冲击功、屈强比和显微组织的影响,分析了工艺参数与性能之间的关系和作用机理。结果表明,随着开冷温度的降低,屈强强度、抗拉强度和-40℃冲击功逐渐降低,而断后伸长率逐渐增加,适当降低开冷温度有助于降低材料的屈强比;随着终冷温度的降低,屈服强度和抗拉强度逐渐升高,而断后伸长率和-40℃冲击功逐渐减小,屈强比上升。试验钢具有较高强塑性的同时具有较低的屈强比,主要与组织中相对软的贝氏体铁素体和较硬的M-A岛复相组织以及晶粒尺寸有关。     

轧后冷却和热处理工艺对Nb微合金化V140油井管用钢组织和性能的影响

通过热轧及轧后热处理试验研究了不同工艺对油井管用V140试验钢的力学性能和显微组织的影响,并探讨了Nb对试验钢组织及力学性能的作用。结果表明,高温下析出的Nb(C, N)可以抑制奥氏体的再结晶行为,使精轧过程可在未再结晶区进行,起到细化晶粒的作用,从而提高试验钢的强度与韧性。轧后空冷-离线调质、轧后快冷-回火和轧后快冷-离线调质3种工艺下试验钢的组织均为回火索氏体,组织均匀,力学性能优良,且轧后快冷-回火工艺可以满足V140钢的性能要求,还可以缩短生产流程、节约成本。此工艺的最佳回火温度为660 ℃,回火时间为30 min。