本文關(guān)鍵詞：X90管線鋼在線熱處理工藝研究及其第一性原理表征

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【摘要】：通過對傳統(tǒng)TMCP工藝生產(chǎn)的單相X90管線鋼進行在線配分熱處理,獲得了B+M/A組元的雙相組織。懫用材料顯微分析、力學性能測試等技術(shù),對B+M/A X90管線鋼的微觀組織和力學性能進行了研究,建立了應用于復雜地質(zhì)條件下的大變形管線鋼工藝一組織一性能之間的關(guān)系。并采用第一性原理探討了合金元素對奧氏體穩(wěn)定性的影響。研究結(jié)果表明:通過改變在線熱處理工藝中的終冷溫度,可以獲得不同比例的B和M/A組元的雙相組織。隨著終冷溫度的升高,試驗鋼的強度、硬度和屈強比呈下降趨勢;斷后伸長率和均勻伸長率呈現(xiàn)增加的趨勢。當終冷溫度為350℃時,試驗鋼的均勻伸長率均大于8%,屈強比均小于0.80,形變強化指數(shù)均大于0.10,符合大變形管線鋼的要求。此時,雙相組織中貝氏體的板條束細密,板條間存在一定數(shù)量的M/A組元,且板條間分布著細小彌散的合金碳化物,因而具有較高的強塑性配合。隨著配分溫度的升高,試驗鋼的屈服強度、抗拉強度和硬度呈降低的趨勢,均勻伸長率和斷后伸長率呈增大趨勢。屈強比和形變強化指數(shù)較穩(wěn)定,表現(xiàn)了較好的塑性水平和大變形能力。這主要是由于貝氏體基體中碳的過飽和度和晶格畸變隨著溫度的升高而減小,位錯密度降低和貝氏體板條寬化,貝氏體基體中所析出碳化物的數(shù)量和形態(tài)發(fā)生變化,導致材料強度降低,塑性增加。隨著配分時間的延長,試驗鋼的屈服強度、抗拉強度下降,斷后伸長率、均勻伸長率上升。主要是由于貝氏體的晶粒增大,板條束寬化,貝氏體板條間存在薄膜狀的M/A組元和晶界出塊狀M/A組元的由小變大,使得試驗鋼的強度下降,塑性提高。第一性原理計算表明:在γ-Fe中,鈮原子只能以置換固溶形式存在,碳原子以間隙固溶或者置換固溶形式存在,碳原子更傾向于以間隙固溶形式存在;而在α-Fe中,鈮原子和碳原子均不能夠固溶。在含有鈮原子置換固溶奧氏體晶胞中,碳原子的遷移擴散會使奧氏體中體系的總能量出現(xiàn)較大的波動。鋼中加入鈮元素后,提高了碳原子的遷移激活能,降低了奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變溫度,延遲了奧氏體向鐵素體的轉(zhuǎn)變,使得奧氏體穩(wěn)定性增加。
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG142.1;TG161

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本文編號：1202472