针状铁素体管线钢的轧制参数、显微组织和力学性能的关系.pdfVIP

Relation among rolling parameters, microstructures and mechanical properties in an acicular ferrite pipeline steel 针状铁素体管线钢的轧制参数、显微组织和 力学性能的关系 摘要：本文研究了针状铁素体管线钢的热机械控制工艺（TMCP）参数、显微组织 和力学性能。通过四种不同的热机械控制工艺（TMCP）对钢进行热轧，以获得不 同的针状铁素体显微组织，并对相应的力学性能进行了分析。进行了背射散射衍 射(EBSD)分析，以确定钢的有效粒径(EGS)。发现钢的有效粒径随着终轧温度(FRT) 的下降而减小，但几乎不随冷却速度(CR)和模拟卷取温度(SCT)而变化。此外， 在试验范围内，小角度晶界(LAGBs)部分随着冷却速度的上升而显著增加。表明 通过提高冷却速度和(CR)和模拟卷取温度(SCT)，提高了钢的屈服强度，这分别 与小角晶界(LAGBs)所占比例和析出碳氮化物的增加、有效粒径的减小相对应。 夏比冲击结果表明超过Ar3、终轧温度大约为40 ℃的钢的低温韧性最优良，这与 大角度晶界(HAGBs)所占比例最大一致，但好像与有效粒径(EGS)无关。 1. 引言 为了提高运输效率，在现代工业中，管线钢的强度和韧性日益增加。把通过 优化热机械控制工艺参数和相应的显微组织，获得优良的符合性能作为目标。二 十世纪七十年代首次研发出针状铁素体显微组织管线钢以来，对针状铁素体显微 组织的管线钢进行了大量研究。对于采用 TMCP 工艺轧制的管线钢，随着转换温 度的下降和冷却速度的上升，针状铁素体显微组织可以分为多边形铁素体 (PF)、 准多边形铁素体 (QF)或块状铁素体、粒状贝氏体铁素体 (GF)和贝氏体铁素体 (BF)。目前，已经普遍接受针状铁素体由在连续冷却过程，稍高于上贝氏体转换 温度下开始出现的扩散和切变模式的混合物引起，呈现出有着缠绕在一起的高密 度位错的相互交织的非平行铁素体板条。但是，关于金相识别和针状铁素体内相 的分类仍旧有争议并存在着不确定性。有时，针状铁素体的显微组织也被看作贝 氏体或准多边形铁素体。但是不管怎样，从我们前期的工作得知，针状铁素体的 的显微组织比较复杂，由准多边形铁素体(QF)、粒状贝氏体铁素体 (GF)、贝氏体 铁素体 (BF)组成，散布着基体二相岛。与多边形铁素体 (PF)-珠光体显微组织相 比，针状铁素体管线钢各种力学性能都比较好：强度较高、韧性较强、更优良的 抗硫化氢性能和疲劳性能，这导致针状铁素体管线钢应用于在低温地区运输天然 气和石油大尺寸管道的生产。但是，TMCP 参数的变化使针状铁素体纤维组织内 的成分不同，这引起针状铁素体管线钢出现不同的力学性能。本研究中，在前期 工作的基础上，通过改变 TMCP 参数，生产出显微组织内成分不同、高强度、高 韧性的针状铁素体管线钢。通过采用背射散射衍射分析确定显微组织因素，研究 了 TMCP 参数、显微组织和力学性能之间的关系。 2、试验过程 本研究使用的钢是作者设计的实验室微合金管线钢，在 100-kg 真空感应熔 炼炉中制备。化学成分见表 1。用于热轧的材料尺寸为 70 ×78 × 80 mm，从锻 坯中切取。 在370 mm双辊试验轧机中进行热轧。根据前期工作，采用Formastor-F 型全 自动相变测定仪和Gleeble-3500热／力模拟试验机测得试验钢的连续冷却转变 图，图1为TMCP参数设计方案，表2为测得的数据。在1150℃的温度下，原来被 加热50分钟，通过七个步骤轧制出70mm-7mm的钢板。为了研究终轧温度(FRT)对 显微组织和力学性能的影响，终轧温度(FRT)被选定为850℃、800℃，超过Ar3， 和750℃，刚刚低于Ar 。为了获得针状铁素体的显微组织，冷却速度(CR)被选定 3 为大约20 ℃/s。模拟卷取温度(SCT)为500℃或600℃。 轧制钢板的被机械抛光横截面并被3%的硝酸乙醇溶液侵蚀，在光学显微镜上 观察显微组织。 从轧制钢板的中部，沿纵向切取拉伸试验式样，根据ASTM E 8M-04标准，在 室温下以5mm/mind 十字头速度在SCHENCK-1