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%）。     

X70管线钢微观组织结构对落锤性能的影响

结合12～33mm厚X70管线钢落锤试验结果,利用光学显微镜和扫描电镜研究和分析不同厚度落锤试样的组织演变规律及组织对落锤性能的影响。结果表明：随着钢板厚度的增加,钢的组织由彼此交织在一起的针状铁素体、多边形铁素体/准多边形铁素体演变成粒状贝氏体＋少量针状铁素体/多边形铁素体,碳化物的析出数量和析出尺寸随之增加。具有交织在一起的非等轴状AF＋PF/QF混合组织的试样落锤性能优于以晶粒粗大粒状贝氏体为基体组织的试样的落锤性能。通过控制M/A岛形态和分布可以提高钢的落锤性能。     

X70MS管线钢抗HIC性能研究

X70MS管线钢主要用于输送含有H₂S等酸性介质的石油和天然气,由于其特殊的服役环境,因此需要管线钢具有非常良好的抗HIC性能。为了降低X70MS管线钢的HIC敏感性,提高其服役安全性,采用NACE TM 0284-2016氢致开裂标准试验方法,对X70MS管线钢的抗HIC性能进行了研究。结果表明：X70MS管线钢的组织为铁素体、贝氏体以及M/A岛;HIC试验中,裂纹的各个指标参数均符合国内西气东输工程用X70管线钢评定标准的要求,具有良好的抗HIC性能;HIC裂纹是由Al₂O₃夹杂物以及铸坯中C元素偏析遗传到钢板中形成大块状的M/A岛富碳组织所致,Al₂O₃夹杂物与M/A岛组织相互间的耦合作用会加剧X70MS管线钢抗HIC性能恶化,并且M/A岛组织数量、分布、尺寸是影响X70MS管线钢抗HIC性能的重要因素。     

过共析帘线钢中Ti夹杂的析出热力学与形成机制

过共析帘线钢中析出的含Ti夹杂对钢丝拉拔性能产生有害影响,研究钢中Ti夹杂的析出行为对夹杂物性质控制以及钢材质量提高具有重要意义.考虑夹杂物析出对凝固前沿溶质浓度和温度影响下,基于传统Ohnaka模型建立了相应的耦合模型并以此计算了92级过共析帘线钢中TiN夹杂的析出热力学.结果表明,耦合模型条件下TiN夹杂的析出时间...     

自升式平台用厚板的低温韧性与Z向性能

在4 300 mm宽厚板轧机上进行了自升式平台用厚板F460的工业试验,并对低温韧性和Z向性能进行了研究。结果表明,心部条带状M/A岛导致低温韧性偏低,MnS夹杂物诱发厚度方向(Z向)拉伸断面收缩率不合格。采用降低碳、锰含量并提高轧后冷却速率的方法,避免了条带状M/A岛组织,低温韧性明显改善;通过增加Si-Ca线长度,增强对MnS夹杂物的球化效果,生成细小难变形的复合夹杂物,有利于提高平台用厚板的抗层状撕裂性能。     

冷轧无取向硅钢中夹杂物的微观结构表征及演变规律探讨

高牌号无取向硅钢对磁性能有更高的追求，而夹杂物作为影响磁性能的主要因素之一，成为越来越多研发人员关注的对象。文中以WV1900为研究对象，利用双束系统、能谱仪及Dragonfly三维重构软件系统研究了硅钢中夹杂物的微观结构及随着退火温度升高的演变规律。结果表明：夹杂物主要类型有AlN、MnS、AlN-MnS、AlN-Al₂O₃、MnS-Al₂O₃以及AlN-MnS-Al₂O₃,三维空间重构的形态显示AlN、MnS及AlN-MnS易以Al₂O₃为形核核心析出，AlN-MnS是MnS依附AlN形核析出。夹杂物随着退火温度的升高，总体呈现出先析出—长大—再析出—析出与固溶达到动态平衡的变化规律。为了提高成品的磁性能，推荐退火温度在990～1 000℃,此时夹杂物总数低，且尺寸在(0,1]μm的夹杂物也达到低值，一定程度上减少对成品磁性能的影响。夹杂物的类型、空间形态以及析出规律研究结果可以为无取向硅钢退火工艺制定及磁性...     

Ce-La合金化处理对取向硅钢夹杂物特征的影响

 为了研究稀土处理对取向硅钢中夹杂物特征的影响,借助FE-SEM/EDS和图像分析软件分析了稀土处理前后热轧取向硅钢夹杂物的成分、形貌、尺寸和数量并解明了影响机理。研究结果表明,未添加稀土的试验钢中,典型的夹杂物为形貌不规则的MnS-AlN复合夹杂物以及片状或条状的AlN夹杂物;添加稀土后,夹杂物则以球状或椭球状的CeS-LaS、CeS-LaS-AlN、Ce₂O₂S-La₂O₂S复合夹杂物和AlN夹杂物为主。稀土处理有效改善了夹杂物形貌,特别是大尺寸氮硫化物的形貌特征,未检测到MnS类夹杂物。尽管加入较多的稀土后夹杂物数量增加,大于5 μm夹杂物的平均尺寸增大量明显(增大0.89 μm),但整体夹杂物的平均尺寸仅增大了0.40 μm。由于稀土的脱硫作用,且稀土硫化物与AlN晶格常数差异大,钢中氮硫化物的数量密度和面积分数降低。稀土降低了AlN在钢中的平衡溶度积,使AlN夹杂物提前析出,导致AlN夹杂物数量增多,且先析出的AlN出现一定程度的长大。稀土对MnS在凝固前沿的析出有抑制作用,有利于热轧和常化过程析出更多用作抑制剂的MnS和AlN。在充分脱氧的取向硅钢中适当降低钢中酸溶铝含量,调整稀土在钢中的用量,在不增加钢中大尺寸夹杂物含量的前提下,发挥MnS、AlN抑制剂作用和Ce-La合金化作用。此外,通过稀土处理控制钢中夹杂物形貌特征,将有望达到改善钢的热轧组织和轧制加工性能的目的。     

镁处理对1215易切削钢中夹杂物的影响

 1215易切削钢中硫化物夹杂不仅影响钢的切削性能,对钢性能的各向异性以及产品质量问题也有重要影响,对钢中硫化物夹杂的调控是改善产品品质的重要途径。采用镁处理技术,对钢中硫化物夹杂的形态、大小和分布进行调控,解析镁对夹杂物的改质影响。通过高温熔炼试验,冶炼不同镁含量的钢锭,采用光学显微镜、扫描电镜及小样电解技术对钢中夹杂物的二维及三维形态和分布进行分析,并结合热力学计算解析夹杂物改质机制。研究表明,镁具有较强的脱氧能力,可改变钢中硫化物形态和分布。钢中镁质量分数从0增加至0.000 6%、0.001 7%,夹杂物形态首先从Ⅰ类球形、椭球形转变至Ⅱ类沿晶分布的簇状、串链状、珊瑚状,然后再转变为多面体形或不规则块状的的Ⅲ类硫化物。镁质量分数进一步增加至0.002 7%,镁对夹杂物的形态、尺寸、分布影响不再显著。钢中的MnS在熔融液态中不会析出,主要在凝固过程固液两相区析出,其析出温度为1 502.0 ℃,对应的凝固分率为0.409。凝固过程中部分MnS会以钢中氧化物夹杂为异质形核点析出,形成内部氧化物、外部硫化物的复合夹杂。钢中Al₂O₃经镁改质转变成为更加细小弥散分布的MgO·Al₂O₃,改质后夹杂物不易聚集长大,成为更多的MnS析出异质形核点,从而促进了MnS析出,夹杂物整体数量密度增大,平均等效直径减小。     

Ti-Mg复合脱氧和硫含量对钢中夹杂物特征及MnS析出行为的影响

采用扫描电镜/能谱仪表征了管线钢中夹杂物的形貌、尺寸、成分及数量,考察了不同Ti/Mg比的钢中夹杂物特征、硫含量及脱氧产物数量对MnS析出行为的影响,并进行了热力学计算.结果表明:Ti-Mg脱氧钢中夹杂物以MgO-Al₂O₃-Ti₂O₃、MgO-Ti₂O₃或MgO为核心,表面包裹或局部析出MnS,粒径小于1.3μm,数量为300~450 mm-2,形貌为圆形、多边形和方形;夹杂物中Ti/Mg原子数比为0.05~0.2时,夹杂物细小且近圆形;随硫含量减少,凝固过程中MnS析出倾向减小,MnS在夹杂物表面由包裹析出向局部析出转变,提高氧化物夹杂数量,有利于细小MnS的包裹或局部异质形核;Ti-Mg复合脱氧产物细小、弥散,可作为MnS异质形核核心,可同时降低MnS及氧化物的危害.      

帘线钢小方坯夹杂物的控制

阐述了帘线钢对夹杂物的要求,及夹杂物对盘条性能的影响。针对本钢北营炼钢厂小方坯连铸机生产的帘线钢出现的夹杂物断丝的问题,通过检测分析得出其主要夹杂物为钛夹杂、铝夹杂、铝镁复合夹杂、氧化钾及氧化钠等。从夹杂物的产生机理入手,通过对钛来源进行控制、炼钢全流程控氮降低氮化钛析出,精炼渣系调整及铝含量控制避免纯Al2O3析出,精炼过程碱度的调整和萤石量降低避免耐材侵蚀MgO析出,连铸液面自动控制改进避免卷渣后钾钠氧化物夹杂带入,工艺优化后再未出现钛夹杂超标以及夹杂物引起的断丝率超标问题。     

管线钢DWTT性能厚度效应的影响因素分析

研究了高级别管线钢DWTT性能厚度效应的影响因素,利用金相显微镜和扫描电镜,着重分析了中心偏析、带状组织、全厚度组织均匀性及夹杂物对DWTT低温止裂韧性的影响。     

试样减薄对大壁厚X80级管线钢落锤性能的影响

摘要：采用金相显微镜和扫描电镜对30.8mm大壁厚X80管线钢不同减薄方式下DWTT试样截面微观组织和试验断口进行了分析，目的是研究减薄方式对大壁厚管线钢DWTT性能的影响。结果表明，随着试验温度的降低，单边减薄的DWTT性能优于双边减薄，而且双边减薄试样从表面至心部，贝氏体体积分数逐渐降低，多边形铁素体体积分数逐渐升高，晶粒尺寸变大，MA岛由细小的颗粒状变为尺寸较大的链状，且心部伴随着严重的偏析和夹杂。而单边减薄试样从表面至心部组织整体变化不大；裂纹优先沿着消耗能量最低的部位开裂，所以双边减薄试样心部出现比单边减薄试样严重的解理和逆解理断裂。     

Effects of microstructure on inverse fracture occurring during drop-weight tear testing of high-toughness X70 pipeline steels

The effects of microstructure on inverse fracture occurring in the hammer-impacted region were analyzed after conducting a drop-weight tear test (DWTT) on high-toughness pipeline steels. Three kinds of steels were fabricated by varying the alloying elements, and their microstructures were varied by the rolling conditions. The pressed-notch (PN) or chevron-notch (CN) DWTT and Charpy V-notch (CVN) impact tests were conducted on the rolled steel specimens, and the results were discussed in comparison with the data obtained from CVN tests of prestrained specimens. In the hammer-impacted region of the DWTT specimens, abnormal inverse fracture having a cleavage fracture mode appeared, and the inverse fracture area correlated well with the upper-shelf energy (USE) obtained from the CVN test and with the grain size. The steel specimens having a higher USE or having coarse polygonal ferrite tended to have a larger inverse fracture area than those having a lower USE or having fine acicular ferrite. This was because steels having a higher impact absorption energy required higher energy for fracture initiation and propagation during the DWTT. These results were confirmed by the CVN data of prestrained steel specimens.     

Al2O3夹杂在DC06钢中的分布及对深冲性能的影响

连退DC06钢板表面发现线链状及翘皮缺陷,初步判断是非金属夹杂物经轧制后破碎造成。通过扫描电镜(SEM)观察两种缺陷处夹杂物的微观形貌,线链状缺陷处夹杂物多为不规则的块状,翘皮处夹杂物多为颗粒状。经统计发现两种缺陷处夹杂物尺寸(d)均较小,为显微夹杂物,1.5 μm≤d≤6.2 μm。通过能谱检测分析两种缺陷处夹杂物的成分,确定夹杂物类型为非金属夹杂物Al₂O₃。通过模拟微冲压试验可知,此尺寸级别的Al₂O₃夹杂造成的线链状缺陷对连退DC06钢板的冲压性能无明显影响。翘皮缺陷已对钢板外观造成很大影响,故不再考察其对冲压性能的影响。     

Correlation of crack-tip opening angle for stable crack propagation with charpy and drop-weight tear test properties in high-toughness API X70 pipeline steels

Correlation between Charpy V-notch (CVN) impact properties, drop-weight tear test (DWTT) properties, and crack-tip opening angles for stable crack propagation (CTOA_sc) in high-toughness API X70 pipeline steels was investigated in this study. Two-specimen CTOA test (TSCT) was conducted on the rolled steel materials to measure the CTOA_sc, and the test results were compared to the CVN and DWTT data to find correlations between them. The CVN total energy density showed an almost 1:1 linear correlation with the DWTT initiation energy density. The TSCT results indicated that the materials rolled in the single-phase region had the larger CTOA_sc as well as the higher CVN and DWTT energy density than those rolled in the two-phase region because their microstructures were composed of acicular ferrites and fine polygonal ferrites. The CTOA_sc had a better correlation with the DWTT propagation energy density or the CVN total energy density than the DWTT total energy density. In particular, the value of sin (2CTOA_sc) reliably represented a linear proportional relation to the DWTT propagation energy density.     

Effects of Dynamic Strain Hardening Exponent on Abnormal Cleavage Fracture Occurring During Drop Weight Tear Test of API X70 and X80 Linepipe Steels

In this study, drop weight tear tests (DWTT) were conducted on API X70 and X80 linepipe steels fabricated with various compositions and rolling and cooling conditions in order to correlate the strain hardening with the abnormal cleavage fracture occurring in the hammer-impacted area. Area fractions of fracture modes were measured from fractured DWTT specimens, and the measured data were analyzed in relation to microstructures, Charpy impact energy, and strain hardening. All the steels consisted of fine acicular ferrite, together with some bainitic ferrite, granular bainite, and martensite-austenite constituent. As the volume fraction of acicular ferrite increased, the area fraction of DWTT abnormal cleavage fracture decreased because the toughness of acicular ferrite was higher than other microstructures. The area fraction of abnormal cleavage fracture was weakly related with strain hardening exponents obtained from the quasi-static tensile and compressive tests, but showed better correlation with those obtained from the dynamic compressive test. This tendency could be more clearly observed when steels having similar Charpy impact energy levels were grouped. Since the DWTT was performed under a dynamic loading condition, thus, the abnormal cleavage fracture behavior should be related with the strain hardening analyzed under a dynamic loading condition.     

粉末高温合金中夹杂物特性及其质量控制

研究了粉末高温合金中夹杂物特性及对材料断裂为的影响,包括夹杂物的性质及来源,夹杂物在材料变形过程中的形过程中的形变特征、夹杂物对材料疲劳断裂行为的影响等,同时研究了盘件在生产过程中夹杂物质量控制方法。     

SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的定量统计分析

利用物理化学相分析的方法,结合扫描和透射电镜,研究了SMA490BW耐候钢中析出相和夹杂物的组成、形貌、尺寸信息。相分析结果显示耐候钢中存在富Cu相、M₃C、M(C,N)、非金属夹杂等,其中M₃C在耐候钢中占比为0.868%,M(C,N)占比为0.0396%;析出相平均尺寸为78.2nm,中间尺寸为51.7nm,小于100nm的约占74%,18~36nm的析出相分布最多,占总量的22.1%。扫描电镜结果显示耐候钢中夹杂物主要有3类:A类(硫化物类)夹杂;DS(单颗粒球状)类夹杂,由Al₂O₃和CaO组成的氧化物夹杂;D_Dup(球状复相夹杂)类复相氧硫化物夹杂。采用透射电镜观察了耐候钢中析出相的形貌,统计了析出相尺寸,结果显示析出相主要是碳氮和铌钛钒组成的化合物,呈圆球状、棒状、不规则形状析出;析出相尺寸从纳米级到微米级,在18~36nm范围分布最多。对比透射电镜和相分析这两种方法对析出相的统计结果,相分析能更精确地统计整个样品区域及跨尺寸范围析出相的分布情况。