X70抗大变形管线钢管的组织结构和形变硬化性能分析

采用金相和电子背散射衍射分析、准静态拉伸及数值模拟方法,研究了X70抗大变形管线钢管的组织结构、形变硬化性能及其可采用的表征方法.结果表明:X70抗大变形管线钢在整个塑性应变区域内不符合Hollomon公式,不具有确定的形变硬化指数n;在管线钢塑性变形的起始阶段n较大,但随着应变增大n快速减小;当总应变达到2.0％之后,形变硬化能力趋于稳定.工程应用中利用Rt1.5/Rt0.5、R2.0.0/Rt1.0和Rt5.0/Rt1.0三个应力比可以较好地描述抗大变形管线钢的形变硬化性能.当Rt1.5/Rt0.5≥1.070、Rt2.0/Rt1.0≥1.025、Rt5.0/Rt1.0≥1.050时,可使钢管压缩侧2倍管径长度上的平均压缩应变大于1.3％.     

V-N微合金化Q550D高强度中厚板

对V-N微合金化Q550D高强度中厚板进行了控轧控冷工艺试验,研究了沿厚度方向不同位置的显微组织,并测定了其综合力学性能.结果表明:V-N微合金化Q550D中厚板显微组织为多边形铁素体+针状铁素体,表面至心部的平均晶粒尺寸逐渐增大,针状铁素体的质量分数逐渐减少,20~30 nm的(Ti,V)N及小于10 nm的V(C,N)析出物弥散地分布在多边形铁素体和针状铁素体基体上;试验钢屈服强度、抗拉强度、断后延伸率、-20℃冲击功分别为651 MPa,733 MPa,18%,170 J;细晶强化、析出强化、位错强化、固溶强化、针状铁素体组织强化为主要的强化机制;晶粒细化、低C成分设计、针状铁素体组织的形成为主要的韧化机制.     

终轧温度对X80抗大变形管线钢组织性能的影响

为了研究终轧温度对抗大变形管线钢组织与力学性能的影响,终轧温度确定为830、800和775℃.采用金相显微镜及图像处理软件测试了铁素体与M/A岛的晶粒尺寸及所占比例;采用电子背散射衍射测定了组织的有效晶粒尺寸和大角度晶界所占的比例;利用透射电镜观察了抗大变形管线钢中M/A岛的基本形态;通过准静态拉伸试验,测定了三种试轧钢的屈服强度、抗拉强度和均匀延伸率.结果表明:终轧温度为800℃时,试轧钢的综合力学性能最优,满足了X80抗大变形管线钢的性能要求.     

Ti含量对X65管线钢组织与力学性能的影响

利用光学显微镜、扫描电镜和透射电镜观察两组不同Ti含量的X65级别管线钢显微组织和析出物变化,并进行室温拉伸性能和0℃时CVN冲击功测试。结果表明,随着Ti含量增大,钢中析出物数量增多,多边形铁素体尺寸变细,珠光体形态退化,材料强韧性增大;Ti含量为0.11%时材料强韧性满足API Spec 5L—2007标准要求。     

钼微合金化低碳钢的显微组织与力学性能

借助物理模拟系统采用四种不同的多道次变形及控制冷却工艺,研究了成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn-0.74Al-0.32Mo钢的显微组织和力学性能.结果显示:使用物理模拟系统进行高温区的多道次热连轧,并结合控制冷却处理,能够得到不同的复相组织(铁素体/贝氏体组织,贝氏体/马氏体组织).依贝氏体含量和形态的不同,铁素体/贝氏体复相组织钢的屈服强度为388~558MPa,抗拉强度为681~838 MPa,总延伸率为15%~27%;贝氏体/马氏体复相组织钢的屈服强度为746 MPa,抗拉强度为960 MPa,总延伸率为19%.     

淬火温度对X80管线钢组织和力学性能的影响

研究了X80钢在不同淬火温度后的组织和力学性能的变化.结果表明,淬火温度为1000℃时,X80钢的奥氏体晶粒严重粗化,导致粗板条贝氏体铁素体的产生,致使X80钢的强度升高、韧性和硬度严重降低;当淬火温度为930℃,并辅以适当的回火处理,可以使X80钢获得以细小针状铁素体为主的组织,从而获得良好的硬度、强度、塑性和韧性的配合.     

两阶段控制冷却工艺对含钼X80抗大变形管线钢组织与性能的影响

采用TMCP热轧及轧后两阶段控制冷却技术,在试验室制备了含Mo成分的X80级抗大变形管线钢,并利用扫描电镜和透射电镜等分析方法研究了不同冷却条件对组织与性能的影响.结果表明,采用两阶段控制冷却工艺的含Mo成分X80抗大变形管线钢为铁素体-贝氏体双相组织;随加速冷却中开冷温度降低,组织中铁素体含量增加,试样强度降低,屈强比降低,均匀伸长率提高;随加速冷却中终冷温度降低,贝氏体中M/A含量减少,尺寸更细小,分布更分散,试样强度变化不大但均匀伸长率显著提升.分析表明,当铁素体含量一定时,均匀伸长率与贝氏体中M/A密切相关,细小且均匀分布的M/A可提高加工硬化速率,推迟颈缩发生,使均匀伸长率升高.当加速冷却中开冷温度为690℃、终冷温度为450℃时,组织中铁素体的体积分数约为23%、晶粒尺寸约为5μm,M/A岛尺寸约为1μm,组织均匀性良好,试样得到最优的强度塑性匹配.     

V和V-N微合金化低碳钢碳氮化物的形变析出

通过热模拟压缩实验考察了V和V-N微合金化低碳锰钢在860~740℃范围内多道次变形时的组织演变和碳氮化物析出规律及其相互影响.结果表明,含V钢中添加少量的N促进了变形奥氏体中V的碳氮化物(尤其是氮化物)的析出和形变诱导铁素体相变.V的碳氮化物析出降低了奥氏体中固溶的V,从而减弱了固溶V对形变诱导铁素体相变的抑制作用.碳氮化物析出在奥氏体的局部区域造成贫碳区,也促进了铁素体形核.在相同处理工艺下与V钢相比,V-N钢中铁素体内碳氮化物开始析出的时间短,析出相的数量多,长大速度慢,分布弥散.     

高级别X80/X100管线钢的包辛格效应

利用单轴压缩-拉伸试验研究了炉卷轧机生产X80/X100管线钢不同变形情况下的包辛格效应.结果表明:随着预压缩变形量的增大,包辛格效应绝对值增大,X100管线钢的包辛格效应在1.5%的预压缩变形量下达到饱和;包辛格效应绝对值随着板卷强度的提高而上升;在试验范围内,X80、X100管线钢分别表现出了瞬时软化和永久软化.分析X80/X100管线钢的化学成分与显微组织特点,认为管线钢组织中的软、硬相(如M/A岛)的强度差、硬相的体积分数以及初始组织中的位错密度是不同包辛格现象的关键因素.     

合金元素对X80管线钢熔敷金属组织和性能的影响

为了研究Ni、Cr、Mo、Ti、V元素对X80管线钢熔敷金属显微组织和力学性能的影响,设计了5种化学成分的实心焊丝,并用其对X80管线钢进行MIG焊焊接．经过光学显微镜、电子扫描显微镜分析及力学性能试验,对熔敷金属的显微组织、力学性能进行了研究．结果表明：随着碳当量的增加,熔敷金属的拉伸性能不断提升;Ni含量低于1.0%时,随着Ni含量的增加,针状铁素体比例略增加,而先共析铁素体尺寸发生粗化;Ti、V微合金元素含量的增加,可增加熔敷金属针状铁素体的长宽比,使M-A组元尺寸显著减小,从而屈服强度保持在612 MPa,-20℃下冲击吸收功可达141 J;当Cr、Mo元素含量提高至0.57%时,等轴铁素体被成排的贝氏体取代,且包含大量原奥氏体晶界,使得冲击韧性急剧恶化．     

控制冷却对管线钢X65组织细化与性能的影响

在实验室φ450热轧实验机上进行了微合金管线钢X65轧后控冷工艺的研究,以便为进一步工业化生产提供可靠的实验和理论依据.通过TEM分析可知,针状铁素体组织典型的形貌为非常微细的亚结构、高位错密度以及部分细板条铁素体,基体上弥散分布着M/A岛和渗碳体.实验表明,随卷取温度的降低和冷却速度的增加,显微组织明显细化,针状铁素体体积分数增加且力学性能得到提高.因而通过控制轧后冷却制度可以实现X65铁素体-少珠光体钢的柔性化轧制,细化组织,从而显著提高力学性能,达到甚至超过X70钢的级别.     

X80管线钢的组织与性能研究

利用光学显微镜、扫描电镜、透射电子显微镜等对X80级别管线钢的组织与性能进行了研究.实验结果表明,通过控轧控冷工艺轧制的16 mm厚的X80管线钢的屈服强度达到670 MPa以上时,其屈强比低于0.85,韧脆转变温度低于-60℃,达到了很好的强韧性匹配.细化的针状铁素体有效地改善了实验钢的强度及韧性.X80管线钢中存在两种典型的析出物,一种以Nb,Ti(CN)为主,尺寸较大(50~200 nm);另一种以NbC为主,尺寸细小(小于30 nm).这些纳米级析出物对钢的组织细化和强化起到了重要作用.     

590MPa级热轧V-N高强车轮钢组织性能控制

对一种低成本V-N微合金化钢进行了控轧控冷实验,探讨了相变机理与析出行为,并系统地研究了其综合力学性能.结果表明,显微组织为多边形铁素体、粒状贝氏体及少量的针状铁素体,纳米尺度V(C,N)析出质点弥散地分布于铁素体或贝氏体铁素体基体内部.抗拉强度615MPa实验钢具有优良的断后延伸率,冷弯性能合格,扩孔率达到95%,满足轮辐用钢的加工要求,低温冲击性能良好.细晶强化、位错强化、析出强化、相变强化为主要强化机制.     

Microstructure and Mechanical Properties of X80 HTP Pipeline Steel Produced by Steckel Mill

The demand for energy becomes a bottleneck in development of China. Economically delivering natural gas and oil through pipeline is an urgent problem to be solved. In the present work, X80 pipeline steel with high toughness and thickness 21.0 mm was produced through HTP （ High Temperature Processing） by Steckel mill rolling. And the microstructure and mechanical properties of the X80 pipeline steel, which produced by different processing parameters such as reheating temperature of slabs, resume temperature, finishing temperature, accelerated cooling exit temperature and cooling rate, were analyzed. The results show that finishing temperature of 800 - 820℃ and cooling rate above 20℃/s are necessary to obtain fine and uniform acicular ferrite with high solute niobium in XS0 pipeline steel.     

高铌X80管线钢的组织和性能

基于低C-Si-Mn加0.10%Nb而不加Mo的合金化设计,用高温轧制工艺(HTP,hightemperature processing)在实验室制得API X80级别管线钢.本次试验确定的主要技术参数为:精轧终轧温度830~850℃,终冷温度500~550℃,冷速25~28℃/s,精轧总压下率不小于75%.得到的组织以针状铁素体为主,加少量块状铁素体和粒状贝氏体,并在晶界分布有岛状组织.对冲击断口的金相、SEM(scanning electronmicroscopy)和EDS(energy dispersion scanner)观察发现脆性第二相粒子和原始奥氏体晶界是该管线钢的主要裂纹源.因...     

X80管线钢的研究与应用

基于长距离高压油气输送管道建设的需要,高强度高韧性管线用钢得到迅速发展。X80管线钢正是在这种背景下被开发出来的。由于其具有优良的强度和低温韧性,良好的焊接性能与抗腐蚀性能,可以有效节约工程建设费用,同时降低管道运行维护成本,因此X80管线钢正在全球范围内得到越来越广泛的应用。论述了X80管线钢的应用情况、化学成分特点、显微组织及强韧性能,介绍了TMCP（热机械控制）工艺在X80管线管生产中的应用。     

铝对微合金钢奥氏体分解动力学的影响

通过实验室热模拟和轧制实验研究了添加0.21%Al对成分为0.05%C-1.7%Mn-0.4%Si-0.05%Nb-0.03%Ti(质量分数)的微合金钢奥氏体分解动力学的影响.结果表明:加入0.21%Al在冷速为10℃/s范围内明显抑制奥氏体向先共析铁素体的转变,提高了贝氏体的淬透性;对于780℃终轧后在600℃等温20mm的钢板,Al通过提高碳的活度减轻或避免了带状组织的形成,明显提高了轧制钢板的力学性能.     

Ti对C-Mn-V非调质钢组织与性能的影响

研究了 Ti含量和锻造工艺对 C-Mn-V 非调质钢组织与性能的影响,并把实验钢的性能与调质中碳钢进行比较。分析了含Ti 钢的显微组织特点,讨论了钢的组织与性能之间的关系.结果表明:加入少量的 Ti可以改善钢的显微组织,提高韧性,但加入过量(>0.044％)反而会使韧性下降。钢的强化因素是以 70％—80％的珠光体为主。钢中 Ti的最佳含量为0.02％。此外还计算了各组织因素对强度的贡献。     

超快冷对X80管线钢屈强比的影响

对超快冷条件下X80管线钢屈强比的影响因素进行了系统研究;结合光学电镜、扫描电镜和透射电镜对冲击断口和组织的观察,得出了超快冷条件下低屈强比X80管线钢强韧性匹配的最优工艺.结果表明:随着超快冷终止温度的降低,实验钢强度和屈强比均呈升高趋势;超快冷终止温度为655℃时,实验钢组织由针状铁素体、贝氏体和M/A岛组成,强韧性匹配良好;在"超快冷+空冷+层流冷却"的冷却模式下,随着空冷时间的延长,实验钢的屈强比逐渐降低;超快冷的应用在提高实验钢强度的同时有利于实现X80管线钢的低屈强比,为高级别的抗大变形管线钢的开发奠定了基础.     

X65管线钢焊接接头抗开裂性能及止裂性能

为了研究X65管线钢焊接接头的抗开裂性能和母材的止裂性能，对接头的金相组织进行了观察，并且进行了接头各区域裂纹尖端张开位移(CTOD)试验和母材的落锤撕裂试验(DWTT)。试验结果表明：X65钢焊接接头焊缝和母材相比，组织粗大且不均匀，其冲击韧度和断裂韧度值均明显低于母材；X65钢管材对应剪切面积为40％的温度约为 -35℃，X65钢母材的抗开裂性能明显优于焊缝，且具有良好的止裂性能。