微合金钢焊缝针状铁素体相变热力学研究

基于预相变形成奥氏体贫碳区的特点,采用KRC、LFG、MD活度模型和超组元算法,建立了Fe-C-X系微合金焊缝针状铁素体在奥氏体贫碳区切变转变的相变热力学模型,并针对某种微合金钢成分进行了数值计算.结果表明,三种模型具有相同的变化规律,即针状铁素体相变驱动力随着奥氏体贫碳区碳含量的降低而增加,随着相变温度的降低而增加.因此,基于贫碳区的相变模型可获得比以往模型更大的相变驱动力,从热力学角度来讲,针状铁素体在奥氏体贫碳区很可能具有切变转变的相变过程.     

低合金高强钢焊缝针状铁素体转变动力学及其仿真

合理控制低合金高强钢焊缝中针状铁素体的转变行为，对获得理想的焊缝性能具有重要意义。建立了基于夹杂物惰性界面直接生长的焊缝针状铁素体的连续转变动力学模型，仿真结果与实际试验结果能很好地吻合。     

焊缝中针状铁素体形成影响因素

综述了低合金高强钢焊接时针状铁素体的形成机理,重点探讨了影响针状铁素体形核的因素:夹杂物、焊接热输入等。分析指出了目前研究工作中的不足和发展方向。     

微合金钢焊缝金属中针状铁素体相变动力学分析

采用热膨胀法成功地测出不同热输入下微合金钢焊缝金属组织中针状铁素体（AF）相变开始温度及终止温度，并绘制出AF转变开始温度和终止温度曲线，得出焊缝金属组织中AF相变温度范围为668—541℃。在热模拟和定量金相试验基础上，通过对试验数据的分析，建立了微合金钢焊缝金属中AF相变的各种T-tc-f动力学曲线。通过对AF各种相变动力学曲线的分析和讨论，得出微合金钢焊缝金属组织中AF相变的一般规律。     

低合金钢焊缝的针状铁素体微观组织

针对X70管线钢多道焊焊缝金属,利用Gleeble1500热模拟机进行了热模拟试验,对焊缝金属中初生针状铁素体组织及其与非金属夹杂物之间的关系以及经历二次热循环后感生形核的针状铁素体组织进行了SEM及TEM分析.结果表明,针状铁素体边界存在着一层富碳的薄膜,其长大既存在切变转变的特征,同时也伴随着C原子的扩散过程.共感生成的二次针状铁索体是在初生针状铁索体基体的高密度位错处形核并以一定的速度迅速长大到有限的尺寸.初生针状铁素体和共感形核针状铁素体都是在奥氏体晶内形核、长大,都具有细化奥氏体晶粒、提高多道焊焊缝金属和焊接热影响区韧性的作用.     

Fe－C合金贝氏体在奥氏体贫碳区切变相变机制的热力学分析

对Ｆｅ－Ｃ合金贝氏体在奥氏体贫碳区形成机制进行了热力学分析．结果表明，贝氏体相变驱动力随奥氏体贫碳区含碳量的降低而增加；在Ｂｓ温度，贝氏体临界相变驱动力（绝对值）为４７０─１２００Ｊ／ｍｏｌ，随合金含碳量的增加而增加；贝氏体铁素体初始含碳量为部分过饱和碳，其过饱和程度随相变温度的降低而增加，且相变驱动力亦相应升高．在整个贝氏体转变温区，初期贝氏体在奥氏体贫碳区马氏体式切变形成具有热力学可能性．     

焊缝金属中针状铁素体晶粒长大行为

以针状铁素体(AF)组织为基体组织的大热输入焊缝金属作为研究对象,采用金相显微镜(OM)、扫描电子显微镜电子背散射衍射装置(EBSD)、全自动静态相变仪等手段表征了焊缝金属内细长状的针状铁素体(AF)组织晶粒的取向特征,分析不同焊接热输入对焊缝金属内AF晶粒形核以及长大行为的影响规律.?结果表明,在大热输入焊接条件下,...     

微合金管线钢针状铁素体等温转变行为

通过Gleeble模拟热变形后的等温转变过程,研究了一种微合金管线钢的中温转变行为,对等温过程膨胀量变化情况及相变组织观察,研究了试验钢针状铁素体相变过程及其组织特征。结果表明,试验管线钢针状铁素体转变主要发生在550℃左右,针状铁素体组织中具有较高密度的位错及亚结构,其转变具有形核与生长两阶段特征。     

X80管线钢焊缝金属中的针状铁素体

探讨了X80管线钢焊缝中针状铁素体的形成条件、对焊缝韧性的影响及针状铁素体控制机理。结果表明,X80管线钢焊缝组织是大量针状铁素体+少量先共析铁素体的混合组织。在针状铁素体影响因素中,起决定作用的是焊缝的化学成分和冷却速度。焊缝中针状铁素体形态和数量与焊缝韧性之间存在对应关系,焊接热输入对焊缝韧性的影响较复杂,存在一个热输入最佳值。优化的焊缝合金系统和化学成分是控制焊缝针状铁素体形成的必要条件,而合理的工艺方法和焊接参数(含热输入)则是控制针状铁素体形成的充分条件。     

针状铁素体管线钢组织及强韧化机理研究

采用TEM及原位TEM拉伸裂纹扩展观察等试验手段,研究了管线钢针状铁素体组织及各组织单元对位错运动及裂纹扩展的影响,分析讨论了针状铁素体的强韧化机理。结果表明,大角度晶界、M/A组元对位错的运动及裂纹扩展有显著影响,有效阻碍位错的运动和裂纹扩展,从而提高材料强韧性。小角度晶界对位错运动影响较小,对裂纹扩展几乎没有影响。针状铁素体组织中以块状转变机制形成的块状铁素体和非等轴铁素体使管线钢具有高的韧性,而低温转变的板条状贝氏体组织对强度贡献更大。     

针状铁素体对超细晶铁素体钢力学性能的影响

针对利用形变强化铁素体相变工艺制备出的超细晶铁素体钢,其抗拉强度很高但伸长率偏低的问题,对其进行了组织精细分析。精细分析结果表明,针状铁素体的形成主要与轧后冷速有关,冷速越大,针状铁素体越多,针状铁素体对钢的力学性能具有双重影响,一方面钢的抗拉强度随着针状铁素体体积比的增加而增加;另一方面又因针状铁素体其内部的精细结构特征、形态特征、针尖效应及其尺寸等影响因素,使钢的伸长率大为降低。当将试验钢中针状铁素体体积比控制在7.28%左右时,可使钢的抗拉强度在高达740 MPa时,仍具有26%的理想伸长率。     

夹杂物对微合金钢熔敷金属针状铁素体形核的影响

研究了微合金钢熔敷金属中夹杂物大小、尺寸分布和化学成分对针状铁素体形核的影响。结果表明,作为针状铁素体形核核心的夹杂物,其尺寸大多数位于0．2．0．6μm之间,并且是含有多种元素的复合夹杂物,具有化学成分不均匀的性质。夹杂物作为一种高能的惰性表面,降低了形核能垒,促进了针状铁素体的形核。当一个针状铁素体以夹杂物为初始核心先期形核后,又可诱发大量的相互交错的针状铁素体感应形核。     

TMCP工艺下针状铁素体钢板的强韧性行为

利用热机械控制工艺(TMCP),获得了以针状铁素体组织为主,配合一定量的多边形铁素体组织的钢板。利用透射电镜(TEM)原位拉伸、扫描电镜(SEM)原位拉伸等手段,观察了样品变形与裂纹扩展的动态过程,分析了材料的常温及低温韧性。结果表明,由于针状铁素体内部包含高密度的位错,同时含有的第二相粒子对位错具有钉扎作用,因此该钢具有良好的强韧性;当裂纹遇到针状铁素体时,裂纹前端钝化较快,表明针状铁素体组织具有良好的阻止裂纹扩展的能力。     

贝氏体铁素体形核机理求索

应用试验和综合分析的方法,研究了贝氏体铁素体的晶核尺度及其形成机理.认为过冷奥氏体中,存在并且能够形成贫碳区.依靠成分涨落、结构涨落和能量涨落,及其非线性的正反馈作用使奥氏体点阵瓦解,建构α核坯,铁原子和替换原子以热激活跃迁方式转入α核坯中,以界面过程控制方式成长为贝氏体铁素体晶核.从贝氏体亚单元和精细孪晶的实测尺寸推测晶核的尺度为在长度和宽度上应当小于1nm,有几个原子层厚,呈片状.     

X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为

采用超声疲劳试验加载方法,研究了X80针状铁素体管线管的超高周疲劳行为,并利用扫描电镜(SEM)对其疲劳断口进行了观察。结果表明,在10^9循环周次内,X80针状铁素体管线管的超高周疲劳S-N曲线为连续下降型,不存在传统疲劳极限的水平平台。SEM疲劳断口观察表明,在高应力幅短寿命区域,疲劳裂纹主要萌生于试样表面的加工缺陷,而在10^7循环周次以后,疲劳断裂主要起源于试样内部的非金属夹杂物。     

Mechanical properties and grain refinement by acicular ferrite in high strength high toughness weld metal

The volume fraction and morphology of acicular ferrite evolution in a high strength high toughness weld metal were studied and the mechanical properties of weld metal under heat input of 21 kJ/cm with and without fast cooling were tested.The results show the weld metal can obtain a large proportion of acicular ferrite during a wide range of cooling rate and the sizes of acicular ferrite in length and thickness decrease with cooling rate increasing.The weld metal exhibited high tensile strength(895 MPa and 870 MPa) and good low temperature toughness(average A_(KV-30℃) 104 J and 79.2 J).The higher tensile strength and better low temperature toughness of the weld metal under fast cooling are due to the more refined grain of acicular ferrite.     

西气东输工程用针状铁素体钢X70的试制

针对武汉钢铁股份有限公司热轧带钢厂的设备现状，进行了合理的化学成分设计，并采用控轧控冷工艺，成功地试制出针状铁素体X70级管线钢，并已应用于西气东输工程上。