高强度管线钢落锤撕裂性能的试验

摘要：以X80管线钢为试验材料，采用金相显微镜和扫描电子显微镜，研究了显微组织、M/A、夹杂物对管线钢落锤撕裂性能的影响。结果表明，管线钢落锤撕裂性能（DWTT）随着多边形铁素体体积分数的增加而改善，当多边形铁素体的体积分数超过某一临界值(约28%)后，DWTT性能开始降低；组织中的M/A岛细小且弥散分布，其尺寸控制在纳米级别有利于改善DWTT性能；针对本研究试验钢，若其厚度方向上组织均匀、组织中铁素体体积分数为28%、M/A岛平均尺寸和比例分别为0.42μm和2.8%时，试验钢具有最好的落锤撕裂性能（韧性剪切面积率94.5%）。     

9Mn热轧钢临界退火过程中的微观组织演变

结合热力学计算、X射线衍射、扫描电镜和显微硬度测试,分析了0.3C-9Mn-3Al(mass%)热轧淬火钢临界退火过程中的微观组织演变。结果表明:热轧淬火态显微组织呈现明显的带状偏析特征,残留奥氏体含量(V_(γR))为35.0 vol%,形态以带状和条块为主,其间分布着细针或板条状马氏体;当退火温度为650℃时,细小渗碳体颗粒从原马氏体内析出并长大,而后不断溶解,板条奥氏体从马氏体界处形核长大,V_(γR)逐渐增加至65.9 vol%(90 min);退火温度为700℃时,粒状和板条奥氏体分别从临界铁素体和马氏体界处形核长大,V_(γR)增至65.2 vol%(10 min)后趋于稳定;退火温度为750℃时,V_(γR)在初期(10 min)时即达到峰值(68.6 vol%),而后在60.4 vol%～65.1 vol%之间波动,奥氏体存在带状、条块、板条和颗粒等多种形态,保温时间超过60 min,逆转变粒状与板条奥氏体趋于合并,晶粒明显粗化和均匀化,初始奥氏体(富锰偏析带)因C、Mn扩散导致初始奥氏体的稳定性下降,在淬火过程中热诱发转变为马氏体。     

Q500qE桥梁钢焊接接头的低温断裂韧性

实验室试制了60 mm厚TMCP型Q500qE桥梁钢厚板;使用自动埋弧焊机对试验钢板进行双面多层多道次对接焊试验。采用裂纹尖端张开位移(CTOD)测试技术和显微组织分析,对母材、焊缝金属和热影响区(HAZ)进行了低温(20、-10、-40℃)断裂韧性测试研究,利用扫描电镜对各部位的CTOD试验断口特征进行了分析,进而比较了母材、焊缝金属和热影响区不同区域金属低温断裂韧性。结果表明:随着试验温度的降低,焊接接头不同部位的断裂韧性CTOD特征值明显降低,F-V曲线逐渐缩短,试样的裂纹稳定扩展区变窄,断裂时的塑性变形不断减小直至消失,两侧剪切区也越来越不明显,焊接接头的韧性降低。在同一试验温度下,母材试样的裂纹稳定扩展区较宽,纤维断裂区较明显,裂纹扩展缓慢;热影响区试样的裂纹稳定扩展区最窄,断口平整,纤维区不明显,主要为脆断区。焊接过程的大输入量热循环使得焊接热影响区中原奥氏体晶粒尺寸增大,从而恶化了热影响区的低温韧性。     

TMCP高强韧F460厚板及焊接接头的组织和性能

阐述了TMCP型F460厚板的生产方法,并使用自动埋弧焊技术对60 mm厚钢板进行双面多层多道次对接焊试验。分析了母板及焊接接头的显微组织,检测了母板及焊接接头的常规力学性能和-10℃下焊接接头的裂纹尖端张开位移(CTOD)性能。结果表明,采用低碳多元微合金化成分设计,配合适当TMCP工艺,使得试制钢板具有良好的组织与力学性能;热输入量为15k J/cm时焊接热影响粗晶区组织主要为板条状贝氏体,热输入量为50 k J/cm时粒状贝氏体增多,大角度晶界减少;焊接接头拉伸断裂位置位于母材,焊缝区显微硬度明显高于母材,未出现焊接软化和粗晶区脆化现象;热输入量为15和50 k J/cm时,熔敷金属和热影响粗晶区的(-10℃) CTOD平均值分别大于0. 623和0. 833 mm,焊接接头具有优良的低温抗开裂性能。     

铌对船板钢大热输入焊接热影响区组织与韧性的影响

采用控轧控冷工艺(TMCP)生产含铌(质量分数0.025%)和无铌两种DH36级船板钢,并进行150 kJ·cm^-1大热输入气电立焊,研究了焊接接头热影响区的组织与韧性。结果表明:铌元素的添加可推迟铁素体和珠光体相变,促进粒状贝氏体和贝氏体铁素体生成,导致含铌钢热影响区粗晶区中的晶界铁素体含量较少,粒状贝氏体和贝氏体铁素体含量较多,细晶区中的铁素体和珠光体析出缓慢。无铌钢焊接接头各区域的组织与韧性良好,-20℃冲击功单值均在102 J以上,远高于船级社规范要求;含铌钢焊接接头熔合线处-20℃冲击功出现单值低于24 J的情况,不满足船级社规范要求,其他区域-20℃冲击功单值均在143 J以上。铌的添加对DH36级船板钢大热输入焊接接头的韧性不利。     

保温罩对热轧中间坯温度的影响分析

针对保温罩投入使用后精轧区域中间坯头尾温差扩大以及带钢氧化铁皮缺陷增多等问题进行了分析。结果表明,保温罩投入使用后,中间坯温度升高,精轧机需要通过降低轧制速度来命中终轧温度,导致精轧轧制时间延长,是造成上述问题的主要原因。借助有限元模拟中间坯温度变化情况,根据模拟结果优化加热工艺,解决了上述问题,同时实现了节能降耗,提升了精轧轧制稳定性。     

X80管线钢的应变时效行为研究

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜等分析方法,研究了拉伸预应变量和时效温度对X80管线钢组织和力学性能的影响。结果表明,应变时效前后X80管线钢显微组织无明显变化;应变时效后,拉伸曲线由时效前的拱顶型连续屈服曲线转变为吕德斯型屈服曲线,屈服强度增加,屈强比明显升高,断后伸长率及均匀延伸率降低;冲击韧性变化不明显。预应变量越大,拉伸性能恶化越显著,而时效温度对拉伸性能的影响较小。     

加速冷却对控轧管线钢组织和性能的影响

采用两种管线钢材料,通过再结晶区和未再结晶区的五道次变形将试样厚度从60mm轧为8mm。热轧后的试样进行水幕冷却,然后分别放置于500℃和400℃的加热炉中随炉冷却以模拟卷取。结果表明,对于两种管线钢材料通过适当的冷却工艺都可以得到以针状铁素为主的组织。     

热变形奥氏体Ar3温度的计算模型

以超组元（Ｓｕｐｅｒｅｌｅｍｅｎｔ）模型、Ｃａｈｎ的相变动力学理论和Ｓｃｈｅｉｌ的叠加法则为基础，计算了Ｆｅ－ΣＸｉ－Ｃ（Ｘｉ＝Ｍｎ，Ｓｉ，Ｎｉ，Ｍｏ等）多组元低合金钢热变形奥氏体在连续冷却过程中γ→α相变的实际开始温度Ａｒ３，并分析了化学成分、γ相热变形和冷却速度对Ａｒ３温度的影响。