冷却工艺对抗大变形管线钢X70HD热涂敷性能的影响

抗大变形管线钢加热并保温一段时间后,钢管力学性能将发生变化,通常屈服强度、屈强比升高,均匀延伸率降低,应力-应变曲线形状改变等,这些性能变化将降低钢管的抵抗变形的能力。利用扫描电镜等设备研究了冷却工艺对21 mm X70HD抗大变形管线钢组织、性能和应变时效硬化的影响。结果表明,随开始冷却温度的降低,先共析铁素体含量逐渐增加,贝氏体含量逐渐降低,贝氏体由粒状逐渐向板条状转变,当开始冷却温度在700℃时,钢板具有最佳的综合力学性能,试验钢板通过制成1016 mm钢管,钢管在200℃时效保温5 min下,纵向屈服强度Rt0.5为509 MPa,抗拉强度Rm为692 MPa,延伸率为42%,屈强比Rt0.5/Rm为0.73,Rt1.5/Rt0.5为1.19、Rt2.0/Rt1.0为1.10,均匀变形伸长率达到9.5%。     

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。     

空冷弛豫对X70级抗大变形管线钢组织性能的影响

用显微组织分析,力学性能检测以及SUPPA55场发射扫描电镜,研究轧后空冷弛豫对X70级抗大变形管线钢综合性能的影响。结果表明,在相同的轧制工艺下,试验钢随着空冷弛豫时间延长,入水温度降低,先共析铁素体的量和析出物的量都逐渐增多,前者的软化效果与后者的析出强化共同作用,使强度和塑性变化复杂化。试验钢存在最佳的一个入水温度区间,获得先共析铁素体+贝氏体的双相组织,两者呈层状交叠分布,在软化和强化效果的综合作用下得到了抗大变形管线钢X70级所要求的强度塑性最佳匹配。     

X70HD抗大变形管线钢的静态再结晶行为

利用Gleeble-3500热模拟试验机对X70HD抗大变形管线钢进行了不同变形条件下的双道次热压缩实验,研究了不同形变条件对X70HD抗大变形管线钢静态再结晶行为的影响。根据实验结果计算得到了此材料的静态再结晶的激活能,建立了具有较高精度的静态再结晶动力学模型。结果表明:X70HD抗大变形管线钢静态再结晶行为受到变形速率、变形量、变形温度等参数的影响较大,而受材料初始晶粒尺寸的影响较小,并随着间隔时间的增大软化程度加大,静态再结晶分数升高。     

X70HD管线钢的亚动态再结晶行为研究

为研究X70HD抗大变形管线钢的亚动态再结晶行为,利用Gleeble-3500热-力模拟试验机进行了X70HD管线钢不同道次间隔保温时间、变形速率和变形温度条件下的双道次热压缩实验。实验结果表明:道次间隔保温时间越长,材料软化程度越大。随着变形速率增大、变形温度提高,亚动态再结晶体积分数升高。基于实验结果建立了X70HD管线钢的亚动态再结晶动力学模型,并通过与实验数据进行对比验证了模型具有较高的精确度。获得的亚动态再结晶动力学模型为进一步对X70HD管线钢实际轧制生产中组织的变化进行模拟、预测和控制、优化轧制工艺以及提高产品性能提供了理论基础和数据参考。     

轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织和屈强比的影响

利用SEM和TEM原位拉伸方法研究了轧后冷却制度对X80级抗大变形管线钢组织的影响及低屈强比的微观机理.结果表明:采用轧后弛豫+控制冷却的工艺可以获得铁素体+贝氏体双相组织,弛豫终止温度是影响铁索体体积含量和晶粒大小的决定因素.当弛豫终止温度区间为690—705℃时,试样的强度和塑性达到了较好的匹配,满足X80级抗大变形管线钢的性能要求.弛豫终止温度越低,铁索体体积含量越高,晶粒尺寸越大,屈强比越低.对拉伸过程进行动态原位观察的结果表明,铁素体(软相)和贝氏体(硬相)的协调变形机制是屈强比降低的原因.     

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。     

X10管线钢在拉伸过程中的显微组织变化研究

通过金相和TEM分析了X10管线钢在拉伸过程中的显微组织变化。结果表明,试验钢组织主要由马氏体、贝氏体及铁素体组成,各组织均匀分布;铁素体生长完整,边界清晰,板条状马氏体平行排列,长条状贝氏体位于铁素体间;马氏体与贝氏体板条间大角度取向差有利于试验钢塑性与疲劳强度的提高;位错堆积处的析出相呈弥散分布,这些析出相能提高钢材强度,同时阻止应变过程中析出导致的时效。     

X70管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂行为

目的油气管输中X70钢的应力腐蚀开裂问题日趋严重,而且土壤环境中微生物腐蚀现象备受关注,因此拟通过实验室模拟土壤环境下X70管线钢的腐蚀,获得高强度管线钢在硫酸盐还原菌作用下的应力腐蚀开裂规律。方法采用自制的应力电化学测试装置,通过慢应变速率拉伸试验(SSRT)对材料的应力腐蚀敏感性进行分析,利用交流阻抗以及扫描电镜(SEM)对断口形貌以及生物膜的成分进行研究。结果当应变速率为5×10~(-7)s~(-1)时,无菌模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性远大于含SRB模拟溶液中试样的应力腐蚀敏感性,SRB的存在对X70管线钢应力腐蚀起到很大程度的促进作用。当应变速率为1×10~(-6)s~(-1)时,SRB对于X70管线钢应力腐蚀敏感性的影响较小,断裂主要由力学因素主导,SRB起辅助作用。结论 X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中具有一定的应力腐蚀敏感性。SRB对于X70管线钢在沈阳土壤模拟溶液中的应力腐蚀起到一定程度的促进作用。     

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。     

Ti-Mo-V微合金化钢的热变形行为

在Gleeble-1500热模拟试验机上对Ti-Mo-V微合金化钢进行单道次热模拟压缩试验,分析了变形温度、应变速率、变形程度等对试验钢热变形行为的影响。结果表明,在一定条件下,流变应力随变形温度的升高而降低,随应变速率的增加而增大。当应变速率大于10 s^-1和变形温度小于1000 ℃时,发生动态回复;当应变速率小于1 s^-1和变形温度大于850 ℃时,发生动态再结晶。在Sellars -Tegart方程的基础上,建立了试验钢加工硬化-动态回复和动态再结晶精度较高流变应力模型,并采用回归的流变应力模型预报了Ti-Mo-V微合金化钢的实际轧制压力,预报值与实测值吻合良好。     

09MnNiDR钢的热变形行为

用Gleeble-3800热模拟试验机在高温下对09MnNiDR钢进行单道次热压缩试验,研究了变形温度和应变速率对该钢动态再结晶的影响,计算出峰值应力与临界应力、峰值应变与临界应变的关系,并建立了试验钢动态再结晶热变形模型、流变应力模型.     

X100管线钢再结晶行为

利用Gleeble-1500热模拟实验机研究了X100管线钢动态再结晶和静态再结晶行为。通过单道次压缩实验研究了X100管线钢的动态再结晶规律,确定了动态再结晶的临界变形条件,得到了奥氏体的动态再结晶图。通过双道次压缩实验研究了X100管线钢的静态再结晶规律,得到了X100管线钢的静态再结晶动力学方程。通过线性回归得出X100管线钢的再结晶激活能为365 k J/mol,由化学成分算得的再结晶激活能为320 k J/mol,两者比较接近,相互印证。     

扩径率对X70级大变形管线钢管变形能力的影响

利用光学显微镜(OM)、电子背散射衍射(EBSD)、透射电镜(TEM)和力学性能分析手段研究了扩径率对X70级多边形铁素体+贝氏体(PF+B)组织的UOE试制管变形能力的影响。结果表明,扩径率在0.4%～1.2%范围变动时,钢管组织中的晶粒取向、有效晶粒尺寸和大、小角度晶界比例基本保持不变;随着扩径率增加,PF组织中位错密度增加,使得屈服强度和抗拉强度略有提高;钢板UOE制管后,变形能力指数由原始钢板的2.00分别下降到不同扩径率的0.78、0.61和0.56,变形能力显著下降;然而,0.4%～1.2%的扩径膨胀对钢管的变形能力影响较小;随扩径率增加,颈缩前钢管试样的应变硬化率先减小后增大,颈缩时的应变值分别为9.7%、8.6%和8.5%,扩径率为1.2%时,应变硬化率下降较快。     

中碳V-N微合金钢热变形行为

用Gleeble-1500热模拟试验机对中碳V-N微合金钢在不同变形温度(900~1050℃)及不同变形速率(0.005~30 s-1)的奥氏体区热变形行为进行研究。通过建立真应力-真应变曲线、动态再结晶图、功率耗散效率因子(η)图和应变速率敏感因子(m)图综合分析其热变形行为。结果表明,试验钢在1050℃、1 s-1变形条件下发生了动态再结晶,其真应力-真应变曲线、动态再结晶图、m图等方法得出的结果相互吻合。其中η图与m图差异很小,但由于应变速率敏感因子具有合理的物理意义,因此建议利用m图分析材料的热变形行为和选取最佳热变形工艺参数。     

20MnNiMo钢热塑性变形与动态再结晶软化的耦合行为

采用热物理模拟压缩实验获得退火态20MnNiMo钢在不同温度和应变速率下的真应力-应变曲线,作为计算动态再结晶模型的底层数据.基于d σ/dε-σ曲线,识别了真应力-应变曲线上能表征动态再结晶演变过程的特征点:临界应变εc,峰值应变εp及最大软化速率应变ε*.引入表征晶体动力学的双曲正弦模型,通过线性回归求解得到动态再结晶激活能Q,建立流变应力本构方程.设计无量纲参数Z/A,对已修正的Avrami方程作线性回归分析,表征了不同变形条件对退火态20MnNiMo钢动态再结晶体积分数演变的影响,并详细描述了动态结晶对应力软化的影响.结果表明:在高应变速率下,在应变后期发生剧烈软化;在中等应变速率下,发生剧烈的软化后趋于稳定;在低应变速率条件下,出现硬化和软化的周期性循环.     

一种中碳高硅弹簧钢的热变形行为及流变应力模型

利用MMS-200热模拟试验机对一种中碳高硅弹簧钢进行了单道次热压缩试验,研究了该钢在变形温度为900~1 100 ℃及应变速率为0.1~10 s^-1条件下的热变形行为,建立了应变补偿的Arrhenius流变应力预测模型。结果表明,应变速率和变形温度对该弹簧钢的奥氏体动态再结晶过程有显著影响。当变形速率为0.1、5、10 s^-1时,在所有变形温度下均发生奥氏体动态再结晶;当变形速率为1 s^-1且变形温度超过950 ℃时,奥氏体发生动态再结晶,其热变形激活能为445.5 kJ/mol。通过对真应力的预测值与试验值的对比,得出应变补偿Arrhenius模型具有准确性和预测性,其相关系数为0.976,平均相对误差为4.73%。     

一种新型冷轧工作辊用高速钢的热变形行为

采用Gleeble-3500热模拟试验机对一种新型冷轧工作辊用高速钢进行了热压缩变形试验,研究了该钢在900～1150℃、应变速率为0.01～10 s-1条件下的动态再结晶行为,测量了该钢的应力-应变曲线并观察了其典型的微观组织,建立了Z参数表达式、热变形方程、峰值应力和峰值应变与Z参数的关系及动态再结晶模型图。结果表明:冷轧工作辊用高速钢的应力-应变曲线表现为动态再结晶型;其热变形激活能为541.4 kJ/mol;峰值应力、峰值应变与Z参数近似成指数关系;随着Z参数的增大,发生动态再结晶的临界应变εp和发生完全再结晶的应变εs均增加。     

含Nb管线钢动态再结晶特性的实验研究

为了消除利用CSP技术生产管线钢时较易出现的混晶缺陷，在Gleeble-1500热模拟实验机上对X60含Nb管线钢进行了高温压缩变形实验，研究了变形条件对其动态再结晶行为的影响，从而为利用CSP技术生产X60含Nb管线钢的工艺优化提供了一定的理论依据。