HTP工艺生产X80管线钢的微观组织分析研究

以低碳高铌X80管线钢为研究对象,分析了钢的微观组织和析出的二相粒子。研究结果表明:高温轧制工艺(HTP)生产高铌钢的微观组织主要为针状铁素体,析出物大部分为附着在高热稳定性方形Ti N粒子上的圆形Nb(C,N)所形成的不规则复合析出。降低N含量并进行Ti/N比值调整能提高钢中固溶铌的含量,充分发挥高铌含量的作用。     

高钢级管线钢X100的研究

利用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等研究了两种成分的X100管线钢的力学性能、显微组织、晶粒取向及析出物。实验结果表明,采用高铌+钼组合不含硼的X100管线钢更易在高强度和良好低温韧性之间获得平衡,通过控轧控冷工艺研发出的X100管线钢具有粒状贝氏体、针状铁素体和少量下贝氏体的最优化组织,铁素体晶粒尺寸约3μm,钢中大量弥散的纳米级析出物和高密度位错也起到了良好的强化作用。     

非调质型15万m~3石油储备罐体用610MPa高强度钢板轧制和热处理工艺研究与实践

主要采用热模拟技术研究了不同终轧工艺和不同回火温度对石油储备罐体用高强度钢板JGR610E显微组织的影响,并利用金相和萃取复型等分析方法对不同工艺下的显微结构和碳化物进行了分析。结果表明,JGR610E钢在860℃左右终轧温度、20℃/s冷却速度下可以获得板条状低碳贝氏体组织,经过620℃回火后得到具有良好强韧性能的板条贝氏体和针状铁素体混合组织,其析出相主要有两类,尺寸在300 nm左右的为含有Fe和Mn的MxCy型碳化物,尺寸范围在50～100 nm的为含有Ti和Nb的MC型碳化物,且在该回火温度下,有大量的尺寸范围在几个纳米至十几个纳米尺寸的Ti(CN)析出。     

X80管线钢的炉卷轧机控制轧制与组织性能

对炉卷轧机生产X80管线钢的控制轧制技术以及X80钢板/卷的显微组织、析出相、力学性能以及制作的直缝焊管与螺旋焊管的力学性能等进行了分析研究。结果表明:炉卷轧机X80管线钢板/卷获得了较高的强度与韧性,其中平均屈服强度与抗拉强度分别达到575 MPa与665 MPa以上,-20℃的冲击功高于330 J,FATT50CVN-60℃;管线钢为典型的细小针状铁素体组织,铁素体基体上弥散分布着纳米尺度的Nb、Ti的碳氮化物析出相,析出粒子主要有两种:一种平均尺寸在20 nm左右,是以NbC为主的Nb(Ti)C析出相;另一类粒子尺寸大多在50~200 nm,是以TiN为主的Ti、Nb(NC)复合析出相;利用炉卷轧机X80钢板与钢卷制成的直缝焊管与螺旋焊管具有较高的综合力学性能。     

热处理对X90管线钢组织性能的影响

将焊接的与未焊接的X90管线钢固溶后保温不同时间,对其显微组织和拉伸性能进行了分析.结果表明,X90管线钢在不同保温时间下的组织均由多边形铁素体和粒状贝氏体组成.随着保温时间的延长,粒状贝氏体由弥散状变为团状,M-A岛的含量增多,铁素体平均晶粒尺寸增大.焊接的与未焊接的实验钢保温时间为30 min,抗拉强度分别达最高660 MPa和725 MPa;保温60 min时抗拉强度分别最低为603 MPa和647 MPa.析出强化和细晶强化对钢的力学性能都有贡献,在保温30 min时,析出强化占主导地位.热处理对X90管线钢的性能影响对于经过焊接的与未焊接的实验钢,表现出了同样的趋势.     

La对微合金高强钢组织及析出相的影响

借助场发射扫描电镜、X-射线衍射仪及电感耦合等离子发射光谱仪等检测手段,研究了La对微合金高强钢组织和析出相的影响。结果表明,实验钢显微组织均为粒状贝氏体、准多边形铁素体、少量板条贝氏体及残余奥氏体,析出相主要为Ti N、Ti C、Nb C、Nb Ti C2、Ti VC2。随La含量的增加,准多边形铁素体相比例降低,尺寸减小,贝氏体相增多且晶粒变小,残留奥氏体和细小析出相增多。     

铌对高钢级管线钢中第二相析出与奥氏体晶粒长大行为的影响

基于双亚点阵模型,计算了两种不同铌含量的高钢级管线钢在不同温度下Nb、Ti和Al的析出量,测定了不同加热温度和保温时间下奥氏体晶粒尺寸,建立两种钢奥氏体晶粒长大模型.发现Nb含量增加提高了其全固溶温度,并且温降过程中Nb析出量显著增多,在晶界两边析出的细小碳氮化物对奥氏体晶粒长大有显著的阴碍作用.高铌钢加热温度为1250℃时奥氏体晶粒显著粗化,预测模型也不同于1050~1200℃的模型,但相同保温温度下晶粒尺寸明显小于低铌实验钢.通过数据拟合计算出高铌钢的长大激活能远远高于低铌钢,再次证明高Nb的管线钢在1200℃以下能够有效地细化奥氏体晶粒,预测模型与实验值吻合较好.      

低碳锰(铌)钢控轧控冷实验研究

通过TMCP研究了低碳锰钢和添加微量Nb的低碳锰铌钢的组织和力学性能的影响因素.研究了Nb对实验钢显微组织和力学性能的影响.Nb的添加能够细化铁素体晶粒,促进铁素体转变,对贝氏体形成有一定的抑制作用.相对低碳锰钢来说,铌的加入减少了贝氏体的体积分数,贝氏体强化效果减弱,钢的屈强比升高.通过增加冷速和降低卷取温度,可以使低碳锰铌钢获得一定量的贝氏体,综合性能较佳.低碳锰铌钢的主要强化机制有细晶强化、贝氏体相变强化和析出强化.     

热轧态与回火态 AH80 DB 低碳贝氏体钢组织与冲击韧性

采用光学显微镜、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对热轧态和回火态AH80DB低碳贝氏体钢的显微组织、马氏体/奥氏体（M/A）岛、第二相的析出行为以及晶界取向差、有效晶粒尺寸进行研究,揭示回火后低碳贝氏体钢冲击韧性得到改善的原因.结果表明:两种试样的组织均由板条状贝氏体、粒状贝氏体和针状铁素体组成,其中回火态试样中针状铁素体组织较多.热轧态钢中存在较大尺寸M/A岛且呈方向性分布,大角度晶界比例占17.33%,有效晶粒尺寸为3.57μm;而回火态钢中M/A岛的尺寸较小,大角度晶界比例增加3.43%,有效晶粒尺寸减小0.56μm.热轧态钢中析出相主要是（Nb,Ti）C,尺寸在50~150 nm之间,回火态试样中析出较多细小的球状（Nb,Ti）C析出相,尺寸在10 nm左右.      

铌微合金化抗震钢筋形变奥氏体连续冷却转变

 为了研究铌对高强抗震钢筋生产过程中组织转变的影响,通过热模拟试验对比研究了无铌碳素钢筋及铌微合金化钢筋(铌质量分数为0.03%)形变奥氏体在不同冷却速率下的组织和相变规律,获得动态CCT曲线。研究结果表明,添加0.03%铌使试验钢奥氏体连续冷却转变有明显变化。从连续冷却曲线(CCT)可看出,添加铌后,发生先共析铁素体、珠光体相变的冷却速度范围减小,铁素体、珠光体转变温度降低;贝氏体相变的冷却速度区间整体右移。添加铌能细化组织,各冷却速度下含铌钢的硬度均大于无铌钢。利用TEM对不同冷却速度下含铌钢中析出相进行观察,发现Nb(C,N)弥散分布于钢中,随着冷却速度的增加,析出的Nb(C,N)逐渐减少,析出相尺寸呈先减小后增大的规律,2 ℃/s冷却速度冷却得到的析出相尺寸细小且数量较多。     

低碳微合金双相钢沉淀相粒子的分析

采用萃取复型技术研究了实验室Φ450轧机控轧控冷后铁素体-马氏体双相钢(%:0.08C、0.22Si、1.02Mn、0.02Nb、0.013Ti、0.034Al)中沉淀相粒子。结果表明,该钢在1200℃时就存在尺寸为几十纳米的(Nb,Ti) (CN),经X-射线能谱分析得出,小颗粒中Nb含量大于Ti含量,形状不规则,大颗粒沉淀相主要含Ti,Nb含量较少,呈长方形;经控轧控冷后(Nb,Ti)(CN)为间隙析出,且主要在晶界处析出。     

1000MPa级高强钢显微组织与析出相分析

利用金相显微镜、扫描电子显微镜及透射电子显微镜等分析手段,对1 000 MPa级高强钢的显微组织与析出相进行了研究。结果表明,试验钢的显微组织为板条状贝氏体和板条状马氏体,并存在少量残余奥氏体。大量析出相分布在基体上,平均尺寸30～60 nm,组织强化、析出强化、位错强化是高强钢主要的强化方式。     

Nb、V微合金化对高强管线钢相析出及强度的影响

利用扫描电镜、背散射电子衍射和透射电镜等表征方法,系统研究了微合金元素Nb和V对高强度管线钢组织结构与力学性能的影响。结果表明：在热机械控制工艺态,两种材料均为铁素体+贝氏体两相组织,Nb添加实验钢析出相数量高于V添加实验钢;在调质态下,两种样品的组织均为细小的贝氏体铁素体,均达到高强度管线钢X80的力学性能要求;与Nb元素相比,V的添加能使实验钢在回火过程中析出更加细小、弥散的碳化物,V适合用于热处理态材料的生产。Nb、V两种微合金元素对材料基体组织的影响没有显著性差异,Nb的晶粒细化效果优于V,V的沉淀强化效果优于Nb。     

厚壁X80热轧管线钢生产实践及热加工组织演变分析

摘要：通过Thermomastor-Z热模拟试验机双道次压缩实验,研究了X80管线钢在880～1050℃温度区间的静态再结晶行为,结果表明,实验钢在920℃及以下未发生再结晶,在960℃及以上温度,随道次间隔时间延长,静态再结晶率增加。采用不同卷取温度进行了214mm厚度X80板卷工业试制,精轧开轧温度设为920℃,卷取温度510℃的试制钢组织为准多边形铁素体+粒状贝氏体+MA,卷取温度410℃的试制钢组织为粒状贝氏体+贝氏体铁素体+弥散分布的MA的细小组织,后者的MA尺寸和贝氏体板条尺寸明显小于前者,表现出更优异的低温冲击韧性和DWTT性能。通过TEM发现试制钢中的MA是以马氏体为主的组织,并含有较多纳米级尺寸、以Nb元素为主的Nb/Ti碳氮化物复合析出相,但V的析出量则很有限,此外,高卷取温度试制钢的析出相含量也更高。     

厚壁X80热轧管线钢生产实践及热加工组织演变分析

通过Thermomastor-Z热模拟试验机双道次压缩实验,研究了X80管线钢在880～1 050℃温度区间的静态再结晶行为,结果表明,实验钢在920℃及以下未发生再结晶,在960℃及以上温度,随道次间隔时间延长,静态再结晶率增加。采用不同卷取温度进行了21.4 mm厚度X80板卷工业试制,精轧开轧温度设为920℃,卷取温度510℃的试制钢组织为准多边形铁素体+粒状贝氏体+MA,卷取温度410℃的试制钢组织为粒状贝氏体+贝氏体铁素体+弥散分布的MA的细小组织,后者的MA尺寸和贝氏体板条尺寸明显小于前者,表现出更优异的低温冲击韧性和DWTT性能。通过TEM发现试制钢中的MA是以马氏体为主的组织,并含有较多纳米级尺寸、以Nb元素为主的Nb/Ti碳氮化物复合析出相,但V的析出量则很有限,此外,高卷取温度试制钢的析出相含量也更高。     

FB双相钢延伸凸缘性能与组织的关系

通过对比观察不同扩孔率双相钢的显微组织,研究了铁素体贝氏体双相钢的延伸凸缘性能与组织之间的关系。试验结果表明,当显微组织由多边形铁素体和粒状贝氏体组成时,FB双相钢能达到优异的延伸凸缘性。多边形铁素体有利于扩孔率的提高而下贝氏体和板条马氏体则有害;M-A的尺寸对延伸凸缘性影响很大,随着M-A岛尺寸的减小,扩孔率逐渐增大,当M-A岛的宽度为0.7μm时,FB双相钢的扩孔率能达到120%。     

热轧条件下Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢的组织特征及力学行为

采用实验室热轧、显微分析及力学性能检测手段,对Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢在不同工艺条件下的组织特征及力学行为的变化规律进行了研究.分析结果表明:工艺参数对Nb-Mo复合成分试验钢影响较大,控轧控冷工艺条件下Nb-Mo及Nb微合金化X100管线钢力学性能均能达到API 5L中X100管线钢要求,但Nb-Mo复合成分力学性能富余量较大,性能较优.随冷却速度的增加及终冷温度的降低,试验钢强度增加,韧性及塑性恶化.板条马氏体与贝氏体复相组织较板条马氏体可大大提高试验钢的塑性及低温冲击韧性.     

船板钢不同N含量第二相粒子变化规律

利用萃取复型和焊接热模拟技术,对不同N含量的EH36船板钢第二相粒子的形态、尺寸及分布情况进行了分析。结果表明,高N含量钢中的第二相粒子数量多于低N含量钢,并且粒子分布更加弥散。热模拟时间为50 s时,粒子在热循环过程中以小粒子的消失为主要特征,150 s时,粒子不仅发生溶解和长大,在钢中还出现了独立形核的第二相粒子。     

TMCP生产低碳贝氏体钢中微合金化元素的作用机理研究

采用金相、透射电镜(SEM)、能谱仪(EDX)等分析手段研究了TMCP工艺生产的微合金化高强钢Q690钢的组织、第二相析出物,并在此基础上分析了其强化机理.发现钢板表面组织主要为板条贝氏体、少量粒状贝氏体以及针状铁素体,心部组织主要由粒状贝氏体和多边形铁素体构成;第二相析出物主要是铌钛的碳氮化物,尺寸在20 nm左右,弥散分布在基体上,多呈方形或类方形;硼主要以酸溶硼的形式存在,明显提高了钢的淬透性.Q690钢的强化机制主要是贝氏体相变强化、细晶强化和第二相析出强化,而这都与钢中微合金化元素的作用有关.     

回火温度对改进型T23钢冲击吸收功的影响

 T23钢较高的再热裂纹敏感性严重危害了超超临界火电厂的安全运行。前期通过成分改进得到的改进型T23钢再热裂纹敏感性得到了较大的改善,但冲击吸收功较低。为了提高改进型T23钢的冲击吸收功,研究了回火温度对改进型T23钢显微组织、硬度和冲击吸收功的影响。测量改进型T23钢750~810 ℃回火后的硬度和冲击吸收功,并利用光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)分析显微组织。结果表明,随着回火温度升高,改进型T23钢硬度不断降低,冲击吸收功先升高后降低并在790 ℃回火后达到最大值。回火过程中基体组织软化、M-A组元分解和贝氏体板条宽化是造成改进型T23钢硬度不断下降的主要原因。与750 ℃回火相比,改进型T23钢790 ℃回火后的大尺寸M-A组元数量少且尺寸小,晶界仍存在一些尺寸较小的M₂₃C₆相,且贝氏体板条宽化程度较小,有效阻碍了裂纹的扩展,冲击吸收功最高。回火温度提高到810 ℃,小尺寸的M-A组元数量减少且M₂₃C₆相大量溶解,特别是贝氏体板条的严重宽化降低了对裂纹扩展的阻碍作用,冲击吸收功下降。