X100管线钢的工艺控制

利用热模拟、扫描电镜、透射电镜等分析手段研究了控轧工艺和冷却制度等对X100管线钢微观组织和显微硬度的影响。结果表明：在820℃变形时,随变形量增加,试验钢中板条贝氏体比例减少,粒状贝氏体比例增加,组织逐渐细化,显微硬度明显下降;400℃终冷时,随冷却速度的增加,粒状贝氏体组织逐渐细化,马奥岛数量减少,颗粒尺寸减小,显微硬度增加;在600～350℃范围终冷时,随终冷温度降低,贝氏体组织细化,马奥岛体积分数减少,颗粒尺寸减小,终冷温度降低到300℃时,组织中出现了大量硬相的板条贝氏体组织;显微硬度随着终冷温度的降低而增加。     

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℃。     

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。     

Mo含量及冷却工艺对低碳贝氏体钢组织与M/A岛的影响

为考察冷却工艺参数对低碳贝氏体钢组织和马氏体/奥氏体(M/A)岛的影响,利用热模拟试验机对不同Mo含量的低碳贝氏体钢进行研究。结果表明,随Mo含量增加,组织中板条贝氏体和M/A岛含量增多;增大冷速、降低终冷温度均能够细化组织,提高组织中板条贝氏体的含量及显微硬度;随着冷速的升高,M/A岛含量减少,由大颗粒的球形向细小的针状转变;终冷温度在410~350℃时,M/A岛含量和尺寸随终冷温度的降低逐渐减小,终冷温度降为330℃时,组织中短棒状M/A岛数量增多,M/A岛含量也开始增多。组织中的粒状贝氏体+板条贝氏体和其上分布的尺寸细小、形状规则的M/A岛是获得实验钢强度和韧性良好匹配的最佳组织类型。     

控轧控冷工艺对建筑用高强抗震钢组织和力学性能的影响

通过控轧控冷工艺的模拟,并采用显微组织观察、拉伸性能测试方法,研究了开冷和终冷温度对Q550GJ建筑高强抗震钢组织和力学性能的影响。结果表明:不同开冷和终冷温度下Q550GJ钢的显微组织均为粒状、板条状贝氏体相,还有少量细小铁素体和M/A岛。随着开冷温度的降低,组织中铁素体体积百分比明显增加,M/A岛也有一定比例增加,钢的屈强比逐渐下降。随着终冷温度的降低,组织中铁素体体积百分比略有下降,M/A岛有一定幅度的增加,钢的屈强比逐渐增加。合理的工艺参数是开冷温度750℃、终冷温度390℃。在这个工艺参数下,可以得到综合性能较好的高强度抗震钢。     

控轧控冷工艺对L450M管线钢屈强比的影响

为了提高管线用钢的安全服役性能,使其获得良好的强韧性和较低的屈强比,采用现场小批量试制试验,研究了不同控轧控冷工艺对L450M管线钢组织性能的影响。结果表明：L450M管线钢采用粗轧开轧温度1 010～1 050℃,精轧开轧温度920～960℃,精轧终轧温度790～830℃,终冷温度550～580℃,屈服强度可达到475～513 MPa,抗拉强度565～583 MPa,伸长率32%～38%,屈强比0.82～0.88,-20℃横向冲击功188～285 J,满足API SPEC 5L-2018标准要求;适当提高精轧终轧温度、降低粗轧阶段变形量、减少精轧阶段轧制道次,有利于降低L450M管线钢的屈强比;适当降低冷速、提高终冷温度,使L450M管线钢显微组织中先共析铁素体比例增加,有利于降低屈强比。     

控轧控冷工艺对L415M管线钢组织性能的影响

在不同的控轧控冷工艺下开展L415M管线钢的试制,分析不同工艺条件下L415M管线钢的显微组织和力学性能。结果表明:增加中间坯厚度、降低精轧入口温度、适当降低卷取温度均有利于减少混晶组织,细化铁素体组织,提高落锤冲击性能。根据试验结果确定了L415M管线钢较优的控轧控冷工艺为:精轧入口温度≤1020℃,中间坯厚度≤60 mm,卷取温度≤620℃,在设备能力范围内,增加精轧后三机架未再结晶区变形量。     

冷却工艺对X80级抗大变形管线钢组织性能的影响

采用两种冷却路径控制工艺试制了X80级抗大变形管线钢,并利用扫描电镜和透射电镜进行了显微组织观察,研究了轧后冷却工艺对X80级抗大变形管线钢组织性能的影响。结果表明,轧后采用前段空冷＋后段快冷的＂两段式冷却＂工艺所得显微组织为先共析铁素体、针状铁素体、少量贝氏体和M/A岛,组织中软硬相匹配良好,屈强比为0.76;而超快冷＋空冷＋快冷的＂三段式冷却＂工艺获得针状铁素体、贝氏体和M/A岛混合组织,屈强比为0.8。两种冷却工艺均可获得抗大变形管线钢,差别在于应用三段式冷却工艺得到实验钢的强度较高,可用于开发更高级别抗大变形管线钢,并且空冷时间缩短。     

工艺参数对高强度钢强度及韧性的影响

通过两阶段控制轧制加快速冷却,综合利用细晶强化、相变强化和析出强化等强化机制获得了满足了国标GB/T 16270-1996中Q550和Q620要求的高强度钢板。通过光学显微镜、扫描电镜和背散射衍射手段研究了终冷温度及终轧温度对力学性能的影响。结果表明,随终冷温度降低,屈服强度、抗拉强度和屈强比升高;终轧温度高不利于组织的细化,导致强度和韧性降低;随终冷温度升高,M-A岛的尺寸增大,体积分数增多,不利于韧性和塑性的提高。     

轧后冷却工艺对Q800E钢组织及性能的影响

采用低碳Mn-Mo-Nb-Cr-Ni系的成分设计,轧后采用高密层流冷却装置,来研究轧后冷却速度及终冷温度对Q800E工程机械用钢板组织及性能的影响。研究表明,提高冷速或降低终冷温度都可以提高组织中板条贝氏体的比例,细化贝氏体板条,使强度显著提高;但当冷速过大时,弱化了针状铁素体对板条束的分割细化作用;终冷温度较高或冷速较低时,将有利于碳原子的扩散,使组织中M/A组元尺寸增大,部分呈尖角状,甚至在变形带上呈链状分布,严重损害低温冲击韧性。     

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。     

X100高强度管线钢的组织与力学性能

用扫描电镜(SEM)和拉伸试验研究了控冷工艺对X100管线钢力学性能和显微组织的影响,用透射电镜对X100高钢级管线钢的微观结构、析出物的形态和分布等进行研究。结果表明:卷取温度和冷却速度显著影响X100管线钢的组织和力学性能。随着卷取温度的降低和轧后冷却速率的升高,试样的强度提高,伸长率下降。以粒状贝氏体GB(Granular Bainite)为主的基体加上少量贝氏体铁素体BF(Bainite Ferrite)及弥散分布的细小M/A构成的组织具有较好的强度和韧性匹配。     

高层建筑抗震钢板的轧制工艺与组织性能

采用光学显微镜和万能拉伸试验机等研究了轧制过程中的开冷温度和终冷温度对Q550D钢板的显微组织、铁素体和M/A岛占比以及室温拉伸性能的影响。结果表明,不同开冷温度和终冷温度下,试样中M/A岛的形态主要为颗粒状、块状和断续分布的长条状,且M/A岛主要分布在贝氏体或者铁素体的相界处;试样中M/A岛体积分数会随着开冷温度或终冷温度的降低而不断增加,铁素体含量会随着开冷温度和终冷温度的降低而分别呈现逐渐增加和略有减小的特征;在相同终冷温度下,降低开冷温度对试样抗拉强度的影响不大,而屈服强度和屈强比减小;相同开冷温度下,终冷温度的减小会使得屈服强度和屈强比增大;当开冷温度为755℃、终冷温度为395℃时,试样具有最佳的综合性能,此时抗拉强度和屈服强度分别为781和640 MPa、屈强比为0.82,满足590 MPa级抗震钢板的技术要求。     

22CrNi3Mo超高强钢的直接热处理工艺试验

凿岩机械用钢需具有高强度、高耐磨性及抗疲劳特性,通常通过热加工和热处理工艺改善其性能,但是工艺流程长、能耗较高。通过热轧试验研究了840~900℃之间不同终轧温度以及轧后空冷、空冷-炉冷两种冷却方式对22CrNi3Mo钢组织和性能的影响,探索了一种新型的直接热处理工艺。结果表明,轧后空冷至室温时,组织为板条贝氏体+马氏体,降低终轧温度可使组织细化,强度提高;轧后空冷-炉冷时,组织为板条贝氏体、粒状贝氏体及沿奥氏体晶界分布的残留奥氏体,且块状残留奥氏体体积分数随终轧温度的降低呈现先增加后减小的趋势,而尖角状M/A岛的出现使得应力集中,引起韧性的下降,降低空冷终止温度可显著减小块状残留奥氏体体积分数,使得材料强度、韧性明显提高,力学性能接近传统工艺。     

超低碳微合金管线钢中针状铁素体的组成对强度的影响

利用控轧控冷工艺,在超低碳微合金管线钢中获得了不同组成比的针状铁素体复相组织,并对其复杂的组织进行了定量金相研究,探讨了组织组成比与材料强度的关系.研究结果表明,降低终轧温度、提高冷却速度均导致管线钢强度的显著提高,归功于针状铁素体复相组织中的粒状铁素体、贝氏体铁素体等低温组织含量的增加;低温组织含量的增加比提高卷取温度导致的沉淀析出增多对强度提高的贡献更大.     

轧制工艺对460 MPa级低屈强比耐火耐候钢组织性能的影响

利用热模拟方法测定低屈强比耐火耐候钢不同速率冷却后的组织。对比轧后弛豫工艺与未弛豫工艺以及终冷温度对试验钢性能的影响,利用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜分析不同工艺对钢轧后显微组织的影响。结果表明,随冷却速度的增加,钢板组织由多边形铁素体变为针状铁素体+粒状贝氏体复相组织;由于弛豫处理过程中过冷奥氏体部分转变为多边形铁素体,钢板屈服强度和屈强比均下降;随着终冷温度的降低,钢板的屈服强度和屈强比上升,与钢中针状铁素体的细化与M/A组元的弥散强化有关;轧后直接水冷,并控制终冷温度至500~560 ℃,可获得高强度与低屈强比的良好匹配。     

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。     

终冷温度对大变形管线钢力学性能的影响

对传统X80管线钢进行在线配分热处理,得到一种新型的含有贝氏体+M/A双相组织的大变形管线钢.采用力学性能测试、显微组织分析等方法研究了终冷温度对双相大变形管线钢的力学性能的影响.结果表明:随终冷温度的升高,贝氏体的含量降低,M/A的含量增加,实验钢的强度、硬度、冲击韧度和屈强比呈下降趋势；断后伸长率和均匀伸长率呈现增加的趋势.在终冷温度为350℃时,实验钢具有较高的强度、韧性和变形能力.     

M/A岛对粒状贝氏体钢冲击韧性的影响

钢的成分、冷却速度及终冷温度等因素会影响M/A岛形貌和分布.通过力学性能检验和显微组织观察,研究了M/A岛形貌及分布状态对钢的冲击韧性的影响.结果表明:终冷温度是决定M/A岛颗粒大小的重要工艺;细小的M/A岛对粒状贝氏体钢韧性的降低不明显;粗大的M/A岛能降低粒状贝氏体钢的冲击韧性.     

控制轧制对管线钢X65组织细化的影响

在实验室Ф450热轧实验机上进行了微合金管线钢X65控制轧制工艺的研究,以便为进一步工业化生产提供可靠的实验和理论依据。通过TEM分析可知,针状铁素体组织的典型形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M/A岛和渗碳体。实验表明,随开、终轧温度的降低,显微组织明显细化,针状铁素体体积分数增加且力学性能得到提高。