高级别管线钢中几种常见带状组织浅析

通过光学显微镜和电子显微镜对管线钢中常见的带状组织形貌进行观察,发现低碳管线钢中通常含 有珠光体带、针状铁素体带、板条贝氏体带、先共析铁素体和贝氏体/马氏体带、MA带等。带状组织的形成与成分局部偏析和TMCP工艺关系密切,不同类型的带状组织形成的原因不同,同时对钢板的性能影响也不同,特别是对高级别管线钢的屈强比和落锤性能影响明显。本文结合工业生产的数据分析发现珠光体带和MA带是引起DWTT断口分离的原因之一;由于钢板终轧温度和入ACC温度偏低形成的多边形铁素体、针状铁素体、贝氏体/马氏体带以及因冷却速度过大形成的板条贝氏体带是导致屈强比超标的原因之一。     

X65管线钢的高温热变形行为研究

采用Gleeble-3500热模拟试验机研究了X65管线钢的高温热变形行为.结果表明,X65管线钢在给定的试验条件下,随着变形温度降低及应变速率增加,流变应力增加,同时峰值应变增加;实验钢的热变形激活能为276.9kJ/mol,建立了X65管线钢的热变形方程,确立了峰值应力σ_p与Zener-Hollomon因子的关系.     

热变形条件下X70管线钢的显微组织和力学性能研究

以X70管线钢为对象,采用热膨胀仪和热模拟试验机对其动态和静态相变温度进行测定,研究不同冷却速率对X70管线钢显微组织和力学性能的影响。结果表明,含PF+B双相组织的X70管线钢,其抗拉强度和伸长率高于AF组织管线钢,但其屈服强度明显低于后者。     

X80大变形管线钢的变形与断裂行为

采用光学和扫描电子显微镜过对X80大变形管线钢在拉伸和冲击载荷下的变形和断裂过程的实验观察,研究了X80大变形管线钢的变形和断裂行为。结果表明:对于由贝氏体+铁素体组成的双相大变形管线钢,在变形过程中,塑性变形优先在铁素体中进行,随着塑性变形量的增加,双相组织的形态逐渐沿作用力方向呈现明显的位向分布。双相组织中裂纹的产生有3种典型方式,即夹杂物形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体基体形核。裂纹的扩展与所受的应力状态有关,在较低应力状态下时,裂纹主要通过铁素体扩展;只有在较高应力状态下,裂纹才穿越贝氏体。在实验观察和分析基础上建立了贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂模型。     

带状组织对管线钢抗氢诱发开裂(HIC)性能的影响

应用NACE TM0284-96试验方法研究了5种X60管线钢的HIC性能。研究结果表明：珠光体含量对氢诱发裂纹的影响不大,如果不形成珠光体带状组织,即使Mn含量较高仍具有良好的抗HIC性能。因此控制带状组织的形成、获得热力学平衡且稳定的细晶粒组织是提高抗HIC性能的有效措施。     

夹杂物和带状组织对管线钢腐蚀性能的影响

通过金相分析、电化学极化腐蚀充氢法和氢致开裂试验,研究了夹杂物和带状组织对不同化学成分的管线钢氢致开裂性能的影响,并对夹杂物和带状组织对管线钢氢致开裂的影响因素进行了分析。结果表明:非金属夹杂物是氢致裂纹萌生的裂纹源,其中较大尺寸的Si、Al、Ca及其复合型氧化物夹杂物易于诱发裂纹形成,对管线钢抗氢致开裂的敏感性有很大影响。C、Mn和Si等元素偏析形成带状组织,易造成带状组织硬度过高,也是氢致裂纹萌生和扩展的聚集场所,对管线钢抗氢致开裂恶化有很大影响。     

低碳钢铁素体区热变形行为

利用单道次压缩变形试验,对含微量Cr、Mn、Ti的低碳钢在不同变形温度及应变速率条件下的热变形行为,特别是铁素体区的热变形行为进行了研究.结果表明,峰值应力在铁素体区比在奥氏体区随变形温度的降低而提高的速率更快;在750～825℃铁素体区与950～1050℃奥氏体区,峰值应力的大小基本相当;根据流变应力曲线,确定了试验用低碳钢铁素体区的热变形激活能和热变形方程.     

抗变形X100管线钢模拟焊接热影响区的组织与韧性研究

采用Gleeble-3800热模拟机研究了多相抗变形x100高Nb含量管线钢的焊接性能,利用金相显微技术(OM)、扫描电镜(SEM)、电子背散射衍射(EBSD)对模拟焊接热影响区的组织进行了表征,结合示波冲击及微观硬度实验结果分析了影响模拟焊接热影响粗晶区(CGHAZ)的低温韧性及热影响区硬度与组织之间的关系.研究表明,高Nb抗变形X100管线钢单道次焊接热输入小于20 kJ/cm时的CGHAZ具有较高韧性,形成大角晶界密度较高的板条贝氏体或针状铁素体;焊接热输入大于等于25 kJ/cm会导致CGHAZ晶粒均匀性的恶化,使M/A组元粗化,并形成取向单一的粗大粒状贝氏体;示波冲击实验及SEM断口分析显示,粗大的M/A组元处极容易启裂,高的大角晶界密度可显著提高裂纹扩展功,使材料韧化.同时,为保证焊接热影响区不过度软化,以及高硬度产生抗氢致延迟破坏,单道次的焊接热输入以15—20 kJ/cm为宜.     

热变形参数对X100管线钢高温变形行为和组织的影响

以高强度X100管线钢为研究对象,通过热模拟试验机Gleeble-1500对其进行单道次压缩试验,测得X100管线钢的应力-应变曲线,研究了应变速率、变形温度等热变形参数对X100管线钢变形抗力和组织性能的影响。试验结果表明,选择合适的应变速率和变形温度,可以得到细小均匀组织。与传统管线钢相比,X100管线钢显微组织主要为粒状贝氏体,且更为细小,具有更高的强度和韧性。合适的变形温度为1000℃,变形速率为5 s-1。     

加热温度对X70大变形管线钢热煨弯管组织的影响

采用热模拟方法,对两种不同的X70大变形管线钢进行热煨弯管工艺过程模拟,研究了不同加热温度对其组织的影响规律.结果表明,当加热温度为750～850℃时,组织发生不完全相变,硬度下降;当加热温度为1000～1050℃时,组织为粒状贝氏体和板条状贝氏体铁素体.两种钢的化学成分、轧制工艺和原始组织不同,导致加热后显微组织、晶粒尺寸和硬度的变化趋势不同,二次热加工性存在差异.合理选择母管并将加热温度控制在1000～1050℃时,采用X70大变形管线钢制作热煨弯管可获得具有良好强韧性的显微组织,但其塑形和抗大应变性能难以达到原始母材的水平.     

热变形工艺对SAE8620H齿轮钢带状组织的影响

对比研究了截面规格为300 mm×340 mmSAE8620H齿轮钢连铸坯不同部位、变形量、变形方向、变形终了温度、变形后冷却方式等参数对其带状组织的影响。结果表明,连铸坯心部热变形试棒带状明显,带较宽;热变形后冷速对带状组织影响最为关键,适当快冷可抑制碳元素的偏析,掩盖合金元素的带状偏析而得到较轻的带状组织;提高热变形终了温度,铁素体-珠光体晶粒尺寸增大,带状组织有增强的趋势;变形量小于27%时,变形组织不形成交替的元素偏析带,即使完全退火缓慢冷却也不形成带状组织;带状组织形成与铸坯的拉坯方向无关,无论沿拉坯方向变形还是垂直拉坯方向变形,带状组织均沿变形方向形成。     

X70HD抗大变形管线钢热变形行为

通过考虑临界应变以后的软化机制,构建了包括动态回复和动态再结晶过程的金属热成形分段流变应力数学模型。利用Gleeble3500热模拟试验机进行了X70HD抗大变形管线钢低应变速率到高应变速率下的单道次热压缩实验,获得了应力-应变曲线,并确定了基于Z参数的特征点、待定参数值,验证了模型不但在低应变速率下适用,在高应变速率下仍具备较高的准确性;建立了从动态再结晶开始到完成整个过程被考虑在内的再结晶动力学模型,通过与基于Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程求得的动态再结晶实际体积分数相比较,表明该动力学模型具有很高的精确度,可为抗大变形管线钢生产中的组织、性能预报提供理论依据。     

热变形对低Mo管线钢X80显微组织和相变动力学的影响

在Gleeble-1500热模拟试验机上对低Mo管线钢X80进行了不同热变形条件下的压缩试验,分析了变形温度、变形量和变形速率对材料组织特征和相变动力学的影响,结果表明:随变形温度的降低,低Mo管线钢X80奥氏体(γ)晶界变得不明显,板条贝氏体(LB)变短且数量减少,变形温度对相变动力学的影响不大;随变形量的增加,板条贝氏体和粒状贝氏体(GB)减少而针状铁素体(AF)增多,板条贝氏体束(Bainite Packet)内的M/A岛尺寸减小且分布更加弥散化,相变动力学曲线右移;随变形速率的降低,奥氏体晶界的多边形特征变得不明显,板条贝氏体数量减少,M/A岛尺寸减小且分布弥散化,相变动力学曲线右移。     

X120管线钢热变形行为及动态再结晶晶粒的演变规律

采用Gleeble-3500单道次热压缩试验研究了X120管线钢的动态再结晶行为。结果表明:该钢在温度1 050~1 150℃和应变速率0.01~0.1 s-1下变形时容易发生动态再结晶;当应变速率为1~10 s-1时,动态再结晶难于发生。该钢热变形时的Z(Zener-Hollomon)参数方程为Z=.εexp[(498.288×/1038.31T)];动态再结晶发生的临界应变量εc和Z参数的关系为εc=0.034 445 lnZ-1.200 188 3;动态再结晶变形激活能Qd=498.288 kJ/mo。l试验结果为该钢轧制工艺的制定提供了依据。     

高速钢热变形组织的研究

对W6Mo5Cr4V2高速钢奥氏体化后以1．5×10－2／s的形变速率在1150℃～750℃等温形变后的热变形组织进行了研究。实验结果表明．渡钢在1050℃或更高温度形变时才发生动态再结晶，且形变温度越高，发生再结晶所需的形变量越小．而在950℃或更低温度下形变仅发生动态回复。热形变诱发析出了NaCl晶型的MC型碳化物。由于热变形和碳化物的诱发析出．使得形变后的淬火组织中的位错亚结构增多。     

X120管线钢热变形抗力的研究

通过在Gleeble-3500热/力模拟实验机上的热压缩实验,本文研究了在不同热变形条件下X120管线钢的高温变形抗力,分析了变形程度、变形温度及变形速率与变形抗力之间的关系,最终建立了X120管线钢的热轧变形抗力数学模型,并通过回归分析验证了此模型具有较高的拟合精度。     

300M钢的热变形行为及其变形组织演变研究

基于热压缩实验,对300M钢在应变速率为10s-1下的热变形行为及其变形组织演变进行了研究。结果表明:在试样高度压下量为50%,变形温度为700～750℃时,300M钢的应力-应变曲线呈流变失稳型,且变形组织出现绝热剪切;当变形温度为800～1000℃时,300M钢的应力-应变曲线呈双峰不连续动态再结晶型,且热变形过程出现了两轮动态再结晶;当变形温度为1050～1180℃时,300M钢的应力-应变曲线呈单峰不连续动态再结晶型,且热变形过程只发生了一轮动态再结晶。     

X80管线钢焊接热影响区组织的模拟研究

采用物理模拟和数值模拟相结合的手段,利用SYSWELD有限元计算软件和Gleeble-3500热模拟试验机模拟焊接热过程,对X80管线钢焊接热影响区单道粗晶区、临界区以及经历2次热循环的亚临界粗晶区、临界粗晶区和过临界粗晶区的组织进行对比分析,归纳了不同冷却速度下组织形态、M-A组元、晶粒尺寸及第二相粒子的转变规律.     

基于CSP工艺X65稀土管线钢热变形时再结晶行为研究

基于CSPT艺,利用Gleeble-1500D热模拟实验机分别对含稀土和不含稀士X65管线钢试样进行CSP工艺的后四道次轧制实验模拟.实验结果表明,在管线钢中加入稀土元素Ce能明显提高钢加工硬化程度.在低温轧制时,稀土元素Ce加入X65管线钢能提高应变能的积累,进而为再结晶行为的发生提供了条件.     

重轨钢的组织演变及热变形行为

采用Gleeble-1500D热模拟试验机,在变形温度分别为850、900、930、950 ℃,变形量为30%、50%、70%的条件下对一种与BGRE钢相近的GGX-G试验用重轨钢进行热模拟试验和不同分阶段冷却工艺试验,采用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM)观察变形温度和变形量对重轨钢组织和珠光体片层间距的影响。结果表明:在变形温度一定时(850 ℃、900 ℃),珠光体片层间距随着变形量的增大而减小,并且所有试样的片层间距能细化到50~80 nm;当第一阶段冷速V₁=5 ℃/s,第二阶段冷速V₂=2 ℃/s,并在第一阶段冷却过程中于650 ℃保温3 min时,钢轨的珠光体片层平直,片层间距能达到74.8 nm。