高强度管线钢的原位拉伸形变分析

运用原位拉伸扫描电子显微镜的观察方法和微观取向分析手段,对比分析了2种高强度级别管线钢X100和X80的动态塑性变形行为.结果表明：X100和X80的微观组织均主要由针状铁素体、粒状贝氏体和M/A岛状组织组成;在拉伸应力的作用下,X100级管线钢的针状铁素体首先发生形变,且随着应变的增加、针状铁素体应变量的累积而导致粒状贝氏体发生形变,其氧化夹杂物成为微裂纹成核的核心,并随着拉伸应力的增加而扩展、连接并导致裂纹贯穿基体,直至失效,在发生形变后,其晶体的{111}晶面沿拉伸形变方向转动;X80级管线钢原位拉伸产生了滑移带,并发生形变,直至断裂.
     

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...     

V-N微合金化X80抗大变形管线钢的组织与力学性能

通过热模拟试验机研究了V-N微合金钢过冷奥氏体动态连续冷却相变行为,设计了V-N微合金化X80抗大变形管线钢的轧制与冷却工艺参数并分析了组织和力学性能的关系.结果表明,动态CCT曲线出现高温转变区和中温转变区分离的现象,转变温度范围分别是637~728℃和441~601℃,当冷速为10~20℃/s时,形成针状铁素体为主的组织.V-N微合金化管线钢组织以多边形铁素体和针状铁素体为主,屈服强度、抗拉强度、均匀延伸率和-20℃夏比冲击功分别为603MPa,724MPa,11.1%和214J,满足API Spec 5L对X80管线钢的力学性能要求,同时具有好的强塑性匹配.     

微合金钢中氧化物夹杂对焊接热影响区组织、性能的影响

研究了一种微合金钢中夹杂物与模拟焊接热影响区微观组织以及低温冲击韧性的关系.结果发现:实验钢夹杂物以类球状Ti2O3-Al2O3-MnS型复合夹杂为主,分布较为均匀且尺寸小于3μm;在相变冷却时间较短(T8/5=40s)时,试样微观组织以针状铁素体和沿晶铁素体为主,板条贝氏体束较少,原奥氏体晶粒尺寸在50μm左右,低温冲击性能优良;随着相变冷却时间的延长(T8/5=60,80s),原奥氏体晶粒尺寸也随之增大,相变温度的提高和相变区域的变宽使得位于原奥氏体晶界附近的夹杂物对晶界处多边形铁素体的诱导促进作用更加明显,沿晶铁素体长大剧烈,一定程度上消耗了晶内针状铁素体对组织的分割细化作用,使得低温冲击韧性有所降低.     

原位观察TiN粒子对低合金高强度钢模拟焊接热影响区粗晶区晶粒细化作用

采用高温激光共聚焦显微镜原位观察和电子背散射衍射技术研究TiN粒子在低合金高强度钢模拟大线能量焊接热循环过程中晶粒细化效果。研究发现合理的Ti和N含量能形成大量细小弥散分布的纳米级TiN粒子,在焊接热循环过程中有效钉扎热影响区粗晶区奥氏体晶界,抑制晶粒粗化。同时,TiN附着在Al2 O3表面析出,在冷却过程中有效促进针状铁素体形核,得到有效晶粒尺寸非常细小的由少量针状铁素体和大量贝氏体构成的复合组织。     

含B钒微合金钢的连续冷却相变行为

为开发一种新的低成本高性能含B钒微合金钢和建立其TMCP生产工艺,用MMS-200热力模拟试验机研究了实验钢在连续冷却条件下的相变规律,绘制出实验钢的静态CCT曲线和动态CCT曲线.结果表明:微量的B提高了钒微合金钢过冷奥氏体稳定性,促进了针状铁素体形成,在比较宽的冷却速度范围内能得到贝氏体组织;未变形钢相比于变形钢,在更低的冷却速度甚至0.5℃/s的冷却速度下能得到大部分的贝氏体组织,但两者在5℃/s以上的冷却速度下都得到全部贝氏体组织;变形降低了奥氏体稳定性,促进铁素体转变,含硼钢铁素体转变存在的冷速升高到2℃/s,不含硼钢的其冷速升高到15℃/s;钒微合金钢中B有利于获得高强度的贝氏体组织,冷速5℃/s以上时相变后含硼钢的硬度都高于变形及未变形不含硼钢的硬度.     

热轧组织对高强度冷轧TRIP钢力学性能的影响

采用扫描电镜、X射线衍射、拉伸试验等方法研究了热轧组织对含Al冷轧TRIP钢热处理后组织与力学性能的影响.通过不同轧后冷却方式得到三种不同的热轧组织:组织细小的F+P+B试样;F+B试样;F+P试样.热轧组织细小的试样热处理后含有较多的粒状贝氏体和较少的残余奥氏体组织,强度最高达到996MPa,延伸率为20.8%.另两种试样组织为多边形铁素体、粒状贝氏体以及较多的残余奥氏体组织.F+B试样延伸率可达29.4%,强塑积为26 812.8 MPa·%.F+P试样热处理后带状组织的危害不易消除.     

组织形貌对X80管线钢性能影响

通过光学显微镜和透射电镜对不同工艺生产的X80管线钢的微观组织、位错形态及析出相等进行了对比分析.结合力学性能检测,研究了X80组织形貌对力学性能的影响.研究表明,针状铁素体晶粒大小、析出相分布、位错密度及位错形态对材料强度、韧性、脆性转变温度有明显的影响,通过固溶强化、细晶强化、位错强化、析出强化等综合强化方式获得了综合力学性能良好的X80管线钢.     

Toughening mechanisms of a high-strength acicular ferrite steel heavy plate

An ultra-low carbon acicular ferrite steel heavy plate was obtained with an advanced thermo-mechanical control process-relaxed precipitation controlled transformation (TMCP-RPC) at Xiangtan Steel, Valin Group. The heavy plate has a tensile strength of approximately 600 MPa with a lower yield ratio. The impact toughness of the heavy plate achieves 280 J at -40℃. The fine-grained mixed microstructures of the heavy plate mainly consist of acicular ferrite, granular bainite, and polygonal ferrite. The high strength and excellent toughness of the heavy plate are attributed to the formation of acicular ferrite microstructure. The prevention of blocks of martensite/retained austenite (M/A) and the higher cleanness are also responsible for the superior toughness.     

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.     

货油舱用耐蚀钢连续冷却的转变规律

在MMS-300热模拟试验机上测得货油舱用耐蚀钢在不同冷速下的连续冷却膨胀曲线,结合金相-硬度法,研究了该耐蚀钢变形和未变形过冷奥氏体冷却过程中的组织演变,建立了连续冷却转变(CCT)曲线.结果表明,动态CCT曲线较静态CCT曲线明显向左上方移动,提高了奥氏体转变的开始温度;随着冷却速度的增大,显微组织由多边形铁素体、珠光体和少量贝氏体逐渐过渡到针状铁素体、粒状贝氏体,最后为板条贝氏体和马氏体.     

微量Zr添加对Mn-Mo-Nb-Cu-B钢晶粒长大倾向性的影响

设计了一种低碳Mn-Mo-Nb-Cu-Zr-B钢,经热处理工艺,采用中等冷速冷却,可得到以板条贝氏体为主,含粒状贝氏体和针状铁素体的混合组织,轧态屈服强度大于850MPa,达到X120管线钢的强度要求. TEM观察表明,0.015% Zr(质量分数)添加到钢中形成大量含Zr的复杂的碳氮化物,它们的形状不规则,尺寸约为80～200nm;从形态看,它们在高温形成,并且由于其熔点高,再加热到1200℃时,这种析出物中的Ti、Nb会有部分溶解,使其尺寸有所减小,利于控制奥氏体晶粒长大;其他近椭球形的(Ti,Nb)(C,N)则在加热时逐渐溶解直至消失. 由于这种含Zr析出物在钢的基体中均匀分布,加热到高温时,它们会明显阻碍晶界移动,从而使含Zr钢的奥氏体晶粒长大倾向性明显比不含Zr钢小. 可见,添加微量Zr能够起到提高钢材焊接性能的作用.     

卷后冷速对600MPa级钢板微观组织的影响

为了研究卷取后冷却速度对600MPa级低碳贝氏体高强钢钢板组织和力学性能的影响,探究获得其最佳性能的途径和方法,利用光学显微镜和透射电子显微镜（TEM）对样品进行微观组织观察和分析。研究卷取后在空气中冷却速度对卷板的板头、板间、板尾的微观组织影响。结果表明：600 MPa级钢板的组织主要由针状铁素体、板条铁素体、粒状贝氏体、板条贝氏体、M/A组成。卷板头部和尾部在空气中冷却速度较快,针状铁素体较多,强度高;中间部位冷却速度较慢,板条铁素体、粒状贝氏体较多,强度低。     

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.     

阴极极化条件下X80钢及其焊缝的氢渗透行为

 钢中吸收的氢能导致其机械性能损失。采用电化学氢渗透技术,研究了阴极极化条件下X80管线钢及其焊缝在鹰潭土壤环境中氢渗透行为,并利用光学显微镜观察了实验后的试样形貌。结果表明,阴极极化条件下,氢在X80钢中的扩散行为既取决于阴极极化电位,又与显微组织结构有关。随着阴极极化程度增加,氢在X80管线钢中母材和焊缝的可扩散氢浓度和氢陷阱数逐渐增大,氢致开裂敏感性增加。X80钢焊缝氢致开裂敏感性高于母材。阴极极化程度低于-1000mV(SCE)时,母材和焊缝的析氢反应动力学不同。当阴极极化程度高于-1100mV(SCE)时,焊缝内氢压超过其塑性极限,氢鼓泡破裂。母材中氢浓度持续增加,氢鼓泡继续长大。母材中针状铁素体和珠光体对氢扩散的阻碍作用,大于焊缝热影响区粗大的贝氏体和熔合线先共析铁素体。     

塑性形变对高强度管线钢组织与韧性的影响

通过扫描电子显微镜、透射电子显微镜以及相应的力学性能测试，观察和分析了X100级管线钢塑性形变前后的微观组织及其韧性变化情况.结果表明：在相同的温度和时间条件下，随着应变量增加，针状铁素体和粒状贝氏体组织均发生形变，高密度位错在M/A岛周围积聚并形成亚晶界和晶界；形变后的晶粒变小，内部仍分布着许多亚晶界结构，且晶界的M/A组织和形变后组织内部缺陷降低了材料的冲击功；X100级管线钢在-34 °C以内的应变时效敏感系数满足要求.     

Research and Development of X70 with an Acicular Ferrite Microstructure for West-East Pipeline Project

It is introduced in this paper that a high strength and high toughness X70 pipeline steel with an ultra-low acicular ferrite microstructure has been researched and developed at Baosteel according to the requirements of the West-East Gas Pipeline(WEGTP) project. The developed steel has higher strength, higher toughness, lower ductile-brittle transition temperature and higher dynamic tear-resistance than the conventional X70 with ferrite and pearlite microstructure. The excellent properties of the steel are benefited from ultralow carbon acicular ferrite consisting of interaction of very fine precipitated particles and high-density dislocation. And the steel has been applied on the WEGTP in China.     

超快冷下X65管线钢微观组织演变及强化机制分析

基于热连轧生产线开发了X65管线钢超快冷新工艺，系统表征了该工艺下实验钢的微观组织特征，并进一步讨论了其强化机制.结果表明，超快冷下X65管线钢微观组织为细小针状铁素体(AF)+准多边形铁素体(QPF)+M/A岛+弱化珠光体(DP)混合组织，有效晶粒尺寸为2.93μm，大角晶界百分比为31.5%;实验钢组织亚结构为细小的块状铁素体，铁素体尺寸分布在200~1000nm;在铁素体基体上析出了大量尺寸＜10nm的Nb(C，N)粒子;实验钢各项力学性能均满足API SPEC 5L标准要求.超快冷工艺下X65管线钢的主要强化机制为细晶强化、固溶强化、位错强化及纳米析出强化的耦合强化，其中纳米析出强化强度贡献值为96.1MPa.     

结构钢多相复合组织的微观形态

应用扫描电镜、透射电镜,对30CrMnSiA、355SiMnMov 钢经热处理后,对获得的马氏体+贝氏体+铁素体+奥氏体多相复合组织形态进行观察研究的结果表明:该组织中各相相间排列:未转变的奥氏体夹在各相之间;贝氏体为一种过渡形态,马氏体具有短的板条特征。并探讨了该组织的形成机理。     

Fe-C-X系合金针状铁素体在奥氏体贫碳区先共析转变的热力学分析

针状铁素体组织强度高、韧性好，基于氧化物夹杂形核，有很强的自身细化晶粒的能力，获得大量超细针状铁素体组织是超级钢研究的主要发展方向。建立了Fe—C-X系合金针状铁素体在奥氏体贫碳区先共析转变的热力学模型，并对Q235钢进行了数值模拟。结果表明，针状铁素体在实际相变开始温度（约923K）的相变驱动力（绝对值）为450-740J／mol，而且随着贫碳区碳含量的减少而增加。该模型可获得比以往扩散模型更大的相变驱动力，从热力学角度来讲，针状铁素体在奥氏体贫碳区很可能具有先共析转变的相变过程。