控轧控冷工艺对高强度X100管线钢组织的影响

对一种X100管线钢进行热模拟试验,研究了过冷奥氏体的相变规律,提出了一种得到以粒状贝氏体+板条贝氏体为主的混合组织的控轧控冷工艺制度,分析了精轧变形量、冷却速度及终冷温度对实验钢微观组织的影响。结果表明,随着变形量的增大实验钢的微观组织逐渐细化,高强度的板条贝氏体含量减少而粒状贝氏体含量增多;随着冷却速度的增加和终冷温度的降低实验钢组织中的板条贝氏体含量明显提高,组织也逐渐细化;组织中板条贝氏体含量较高时实验钢具有较高的强度,但过多的板条贝氏体和针状M/A岛对材料的韧性造成不利的影响。     

高钢级X100管线钢的组织与性能

本文利用光学显微康、扫描电镜、透射电镜等,对实验室TMCP工艺生产的X100管线钢的组织构成、微观结构、析出物的形态和分布等进行了研究。研究结果表明,X100为GB(GranularBainite)、BF(Bainite Ferrite)、M/A构成的复相组织,且各相比例和形态对性能影响较大,以GB为主的基体加上少量BF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。TEM微观形貌观察发现,贝氏体晶粒内部具有高密度位错和不同位向的板条束及M/A硬化相;萃取复形实验发现,X100中主要有两种类型的析出物:一类尺寸较大为Ti的析出,一类尺寸较小为Nb的析出物;这两种析出物起阻碍奥氏体再结晶和晶粒长大及析出强化的作用。     

高钢级管线钢的特征参量及其与强韧性的关系

利用力学实验及EBSD等微观分析手段,研究表征高钢级管线钢的特征参数,并探讨其对强韧性的影响.结果表明:在X70,X80高钢级管线钢中,C,Cu,Mn对材料的强韧性有重要的影响;其组织特征为针状铁素体、粒状贝氏体和少量下贝氏体组成;有效晶粒尺寸、组织均匀性、贝氏体含量是表征高钢级管线钢组织特征的重要参数;随着有效晶粒尺寸的降低、贝氏体含量的增加及组织的均匀性的提高,高钢级管线钢表现出更加优异的强韧性匹配特征.     

TMCP工艺对X100管线钢M/A岛的影响

M/A岛是X100管线钢典型组织,对钢的强韧性有着重要的影响。利用热模拟和显微分析技术研究了冷却速度、变形量和等温温度对X100管线钢中M/A岛的影响规律。结果表明:随着冷速增加,M/A岛体积分数和平均尺寸都减小,由在晶界处分布的较大块状向板条间隙弥散分布的细小片层状转变;随着变形量增加,M/A岛体积分数先增加,变形量为40%达到最大,变形量达到50%时,M/A岛体积分数降低;快冷后随着等温温度升高,M/A岛平均尺寸增大,等温温度为450℃时体积分数最大,温度继续升高体积分数减小。观察到M/A岛形貌多呈棱角状、链条状、片条状和针状,分布在晶界和基体内,岛内精细结构观察到微孪晶马氏体。     

X80管线钢焊接粗晶区韧化因素的研究

采用热模拟技术研究了不同热循环对X80管线钢焊接粗晶区低温冲击韧度的影响.实验结果表明,随着冷却时间t8/5的增加,第二相粒子的数量减少且出现聚集现象,晶粒尺寸增加,但是当t8/5小于6.8s时,粒状贝氏体含量较高,板条束贝氏体细小且方向性较弱,试样的冲击韧性较高;而当t8/5超过6.8s后,粒状贝氏体含量逐渐下降,板条贝氏体逐渐粗大、平行,试样韧性又逐渐降低.M-A组元由于其含量低,尺寸小,对韧性的影响不显著.因此为提高焊接粗晶区的韧性,应采用小线能量和合适的预热温度来控制晶粒尺寸和组织形态.     

X100级管线钢焊接粗晶区微观组织预测

采用Gleeble3500热-力学模拟试验机,研究了在不同焊接热循环条件下,X100级管线钢焊接粗晶区组织形态的变化规律.实验结果表明,X100级管线钢焊接粗晶区组织主要有粗大的粒状贝氏体、贝氏体铁素体和马氏体.当焊后冷却速度低于2℃/s时,焊接粗晶区组织为粒状贝氏体;当焊后冷却速度为2～5℃/s时,组织为贝氏体铁素体;当焊后冷却速度高于5℃/s时,粗晶区开始出现马氏体组织.     

焊接方法对X90管线钢焊接接头性能的影响

目前,关于焊接方法对X90管线钢焊接接头组织性能的影响相关报道较少。采用手工电弧焊(SMAW)、熔化极气体保护焊(GMAW)、埋弧焊(SAW)3种焊接方法对X90管线钢进行对接焊。利用金相显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及能谱仪(EDS)对焊接接头及冲击断口进行显微组织及成分分析,分析了焊接方法对X90管线钢焊接接头组织性能的影响规律。结果表明:焊缝区组织主要为粒状贝氏体和针状铁素体;SMAW粗晶区组织主要为多边形铁素体、粒状贝氏体及M/A组织,GMAW和SAW粗晶区组织主要为粗大的铁素体、粒状贝氏体及板条贝氏体;3种焊接接头硬度分布趋势一致,盖面层硬度最高;SMAW、GMAW和SAW焊接接头抗拉强度依次为714,771,790 MPa,断后伸长率依次为23.3%,22.9%,20.0%;SAW与GMAW熔合线处20℃冲击吸收功比SMAW高约40 J,断裂机制为微孔聚集型,在韧窝底部有金属碳化物粒子析出。     

X100级管线钢的动态塑性变形行为研究

采用原位拉伸扫描电镜试验对X100级管线钢的动态塑性形变行为进行观察,并运用EBSD微观取向分析技术对形变前后管体组织的取向变化进行分析。结果表明,X100级管线钢的微观组织由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛组成。在拉伸应力的作用下针状铁素体首先发生形变,随着应变的增加,针状铁素体形变累积到一定程度后,导致粒状贝氏体发生形变。针状铁素体边界和贝氏体基体上的M/A组织钉扎位错使变形不易发生。由EBSD取向可知,晶体在发生形变后轧面的{110}晶面方向沿拉伸形变方向转动。由扫描电镜照片观察到,在外加应力作用下,夹杂物成为微裂纹形核核心并随着外加应力的增加而扩展,最后连接,导致裂纹贯穿基体直至失效。     

超快冷条件下Mn-Nb-B系低碳贝氏体高强钢组织与性能研究

采用Mn-Nb-B减量化成分设计的低碳贝氏体高强钢为研究对象,通过热模拟实验研究实验钢热变形行为和相变行为。结合中厚板生产线特点制定控制轧制与超快速冷却相结合生产工艺路线,充分利用超快速冷却条件下的细晶强化、析出强化等综合强化机制,实现综合力学性能优良的低成本高强工程机械用钢的试制和生产。产品屈服强度和抗拉强度分别达到678MPa和756MPa,伸长率A50为33%,-20℃低温冲击达到261J。产品显微组织由粒状贝氏体、针状铁素体和板条贝氏体组成,基体组织内弥散分布着细小的点状、粒状M/A岛和均匀细小的(Nb,Ti)(C,N)析出粒子以及大量位错组织。     

不同热输入下X90管线钢CGHAZ组织及脆化研究

通过模拟X90管线钢不同焊接热输入下的单道次焊接热循环过程,对热模拟后的CGHAZ试样进行显微组织观察、冲击以及硬度试验,并对冲击断口进行微观形貌观察,重点研究不同热输入下X90管线钢CGHAZ的微观组织和脆化现象。结果表明:X90管线钢焊接热循环后CGHAZ组织主要为板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和M/A组元;随着焊接热输入的增加,组织中LB减少,GB和M/A数量增多且尺寸增大;CGHAZ表现为粗晶脆化,冲击吸收功在E=20kJ/cm时出现最大值,冲击断口在E≥30kJ/cm时表现为明显脆断;CGHAZ未出现软化现象。因此,推荐X90管线钢焊接热输入大小低于30kJ/cm。     

Mg处理X100管线钢的焊接CCT曲线及其组织

采用焊接热模拟技术和显微组织分析等方法,对Mg处理X100管线钢在连续冷却转变下的显微组织的变化规律进行了研究。通过对Mg处理X100管线钢CCT曲线的建立和显微组织分析结果表明:对比焊接CCT模拟工艺和常规950℃保温的CCT工艺,前者AC1、AC3相变点要分别高于后者25℃,奥氏体晶粒显著大于后者,冷却相变点要低于后者50～80℃。在焊接热模拟工艺下,当冷却速度在0.1～3℃/s之间时,组织以准多边形铁素体(QF)和粒状贝氏体为主;在3～30℃/s的冷却速度范围,主体组织为粒状贝氏体(GB)和针状铁素体(BF);当冷却速度为30～50℃/s,组织以贝氏体铁素体(BF)为主;大于50℃/s的冷却速度,将形成马氏体(M)组织。     

Strengthening behavior analysis of weld metal of laser hybrid welding for microalloyed steel

The weld metal with high strength and good toughness was obtained for medium thickness microalloyed steel by using high power laser hybrid welding technology. Mechanical properties of weld metal were evaluated by using room temperature tensile test and low temperature three-side Charpy V-notch (CVN) impact test. The results show that the yield strength and ultimate tensile strength of weld metal are up to 713 MPa and 918 MPa, respectively. Both of them are almost 1.5 times higher than those of base metal. Under the strict three sides CVN condition, the −40 °C low temperature impact absorbed energy is up to 32 J and also higher than that of base metal. Weld metal predominately consists of granular bainite and carbon-free bainite. Both of them mainly contain lath morphology bainitic ferrite. The lath morphology bainitic ferrite with fine grain size plays an important role in higher strength. Dispersive carbide and high density dislocation are found in strengthening weld metal.     

Effect of Microstructure Refinement on the Strength and Toughness of Low Alloy Martensitic Steel

Martensitic microstructure in quenched and tempered 17CrNiMo6 steel with the prior austenite grain size ranging from 6 μm to 199 μm has been characterized by optical metallography （OM）, scanning electron microscopy （SEM） and transmission electron microscopy （TEM）. The yield strength and the toughness of the steel with various prior austenite grain sizes were tested and correlated with microstructure characteristics. Results show that both the prior austenite grain size and the martensitic packet size in the 17CrNiMo6 steel follow a HalI-Petch relation with the yield strength. When the prior austenite grain size was refined from 199 μm to 6 μm , the yield strength increased by 235 MPa, while the Charpy U-notch impact energy at 77 K improved more than 8 times, indicating that microstructure refinement is more effective in improving the resistance to cleavage fracture than in increasing the strength. The fracture surfaces implied that the unit crack path for cleavage fracture is identified as being the packet.     

终冷温度对高强度抗震钢筋组织和性能的影响

用Gleeble-3800热模拟机进行高强度抗震钢筋的热模拟实验,使用金相显微镜(OM)、场发射扫描电子显微镜(SEM)、高分辨透射电子显微镜(TEM)和万能拉伸试验机等手段表征其微观结构、第二相、力学性能和断口形貌,研究了终冷温度对高强度抗震钢筋的组织和性能的影响并揭示微合金元素细化晶粒的机理。结果表明：实验钢的显微组织主要为铁素体和珠光体,随着终冷温度的降低铁素体晶粒细化。终冷温度为650℃时实验钢中分布在铁素体基体上的主要析出相 (Nb, Ti, V)C和(V, Nb, Ti)C的平均粒径约为2 nm和5 nm。随着终冷温度的降低实验钢的抗拉强度和屈服强度都增加,终冷温度为650℃时其抗拉强度和屈服强度分别为638.75 MPa和467 MPa,强屈比为1.37。在不同终冷温度实验钢的拉伸断口主要为等轴韧窝,其尺寸和深度不同。     

低焊接裂纹敏感性钢回火组织及力学性能研究

为优高强度低焊接裂纹敏感性钢的力学性能,对其热轧态钢板进行了不同温度的回火实验.通过光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了回火显微组织的演变特征,并结合相应的力学性能检测手段分析了不同回火温度下显微组织与力学性能的关系.结果表明,550℃回火后屈服强度和抗拉强度较热轧态强度分别提高了115和30 MPa,平均冲击功提高了...     

淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢性能的影响

使用热膨胀仪、SEM电镜、EBSD、硬度、拉伸和冲击等观察和检测手段,研究了淬火冷却速率对海洋平台用Ni-Cr-Mo-B钢的显微组织、有效晶粒尺寸(EGS)和力学性能的影响。结果表明,不同冷却速率的合金钢,其显微组织包括板条马氏体(LM)、板条贝氏体(LB)、粒状贝氏体(GB)和F(铁素体)。随着淬火冷却速率的降低合金钢的显微组织分别为LM(>20℃/s)、LM/LB(20~2℃/s)、LB(2~1℃/s)、LB/GB(1~0.2℃/s)、GB/F(0.2~0.02℃/s),其硬度由100℃/s时的393HV逐渐降低至0.02℃/s时的291HV。回火后合金钢的屈服强度由水冷的836 MPa降低至炉冷的726 MPa,而延伸率几乎不变,约为20%。油冷合金钢的-60℃冲击功最高(199 J),水冷次之(54 J),空冷和炉冷合金钢的最低(<30 J)。其原因是,油冷合金钢具有LM_T/LB_T混合组织,较小的EGS (1.6 μm)对解理裂纹的阻碍作用较强;而空冷、炉冷合金钢的组织分别为GB_T/LB_T、GB_T/F,其EGS较大(分别为2.4和2.8 μm),对解理裂纹的阻碍作用较弱。     

590 MPa级高强钢双面双弧立焊焊缝组织性能

为研究590 MPa级高强钢双面双弧工艺得到的焊接接头组织与性能的关系,采用钨极氩弧焊(TIG)与熔化极气体保护焊(MAG)方法获得成型良好的焊接接头,经过拉伸、冲击、弯曲试验及光学显微镜、扫描电镜、EBSD分析,对590 MPa级高强钢双面双弧立焊打底焊与盖面焊焊接接头的组织及性能进行了研究.结果表明:打底焊缝组织主要为贝氏体,盖面焊缝组织以贝氏体与针状铁素体为主;打底焊缝经历过一次热循环后组织得到一定程度的细化;打底焊缝硬度值与盖面焊缝相近,盖面焊缝热影响区最高硬度值高于打底焊缝热影响区最高硬度;2 mm坡口间隙性能较5 mm坡口间隙有较大提高,2 mm坡口间隙断口以韧窝断裂为主,5 mm坡口间隙断口以解理断裂为主.     

热处理工艺对AFA耐热钢组织和力学性能的影响

为考察热处理工艺对AFA耐热钢组织和力学性能的影响,本文利用光学显微镜、扫描电镜、X射线衍射等技术,研究了新型含铝奥氏体耐热钢(AFA)在不同保温温度和冷却方式下的组织演变规律及力学性能的变化.结果表明:加热温度和冷却方式对试样的显微组织均产生影响.随着保温温度的升高,晶粒的平均尺寸逐渐增大.在1 150和1 200℃...     

Q&P热处理工艺对含Cu TRIP钢组织和性能的影响

随着能源的短缺和环境污染的日益严重,汽车轻量化需求日益迫切,如何通过工艺及成分设计革新、获得兼具高强度和高塑性的钢板尤为重要.尝试将Cu作为合金元素加入TRIP钢中,采用淬火配分(QP)工艺对含Cu TRIP钢进行一步法和两步法热处理,通过拉伸试验、X射线衍射分析、扫描电镜、透射电镜等实验手段,对热处理后的组织及性能进行测试和观察,探究了不同热处理工艺对组织和性能的影响.研究结果表明:一步法处理后的显微组织为铁素体、马氏体和残余奥氏体,两步法处理后不仅包含上述3种组织,还含有贝氏体.一步法处理后,抗拉强度达2 200 MPa,拉伸延展率为15%,强塑积为33 GPa·%;两步法处理后综合力学性能优于一步法,在400℃等温5 min后,抗拉强度为1 300 MPa,拉伸延展率为43%,强塑积超过55 GPa·%.实验钢良好的综合力学性能得益于铁素体、马氏体/贝氏体和残余奥氏体的合理配比,变形过程中残余奥氏体的相变诱导塑性效应,以及马氏体位错与Cu粒子的交互作用.