為了研究微觀組織、M/A島體積分數(shù)和長寬比對管線鋼低溫韌性的影響,用OM、SEM、EBSD和TEM等多尺度手段對材料進行了表征。結果表明,不同冷卻速度工藝下均得到針狀鐵素體（AF）+準多邊形鐵素體（QF）+M/A島+粒狀貝氏體（GB）的組織結構。但隨著冷卻速度的增加,組織得到顯著細化,有效晶粒尺寸由3.21降低到2.88μm。M/A島體積分數(shù)從11.2%降低到5.8%,M/A島長寬比也從3.5降低到1.2。在溫度不低于-40℃時,隨著有效晶粒尺寸減小和M/A島尺寸、長寬比的減小,管線鋼的低溫韌性大幅提高。但在溫度降低到-80～-60℃時,以馬氏體為主的類圓形M/A島易脆化斷裂,造成材料在M/A島體積分數(shù)最低和長寬比最低時沖擊韌性出現(xiàn)最低值,管線鋼的低溫韌性與大角度晶界所占的百分比沒有直接關系。針對試驗用高強管線鋼,在冷卻速度為20℃/s、M/A島體積分數(shù)為9.8%左右、長寬比為2.5時,材料具有韌性優(yōu)異的綜合性能。 

【文章來源】：鋼鐵. 2020,55(06)北大核心

【文章頁數(shù)】：10 頁

【部分圖文】：

試驗鋼實際控軋控冷工藝

3種工藝下獲得的試驗鋼金相顯微組織如圖2所示。由圖2可知，冷卻速度為10℃/s時，試驗鋼組織為針狀鐵素體（AF）+準多邊形鐵素體（QF)+M/A島+少量的粒狀貝氏體（GB);AF由高位錯密度的平行排列的針狀板條束構成，彼此交叉咬合的AF能有效增加裂紋擴展阻力，提高材料韌性[15]。QF邊界呈鋸齒狀或波浪狀，在母相晶界或晶內(nèi)形成；細小的M/A島以各種形狀分布于原奧氏體晶粒內(nèi)、晶界及板條界處；GB由切變和擴散兩種方式形成，具有較高的位錯密度。冷卻速度增加到20特別是30℃/s時，組織由更細小的AF、QF、M/A島及GB等混合組織構成，但顯微組織明顯細化，AF呈現(xiàn)出明顯的板條特征�？傊m然3種工藝獲得的試驗鋼組織都是由AF、QF、M/A島和GB構成，但是隨著冷卻速度增大，晶粒尺寸得到顯著細化。圖3所示為3種不同冷卻工藝下試驗鋼的SEM形貌照片。SEM電鏡下AF板條束呈暗灰色，QF呈灰黑色不連續(xù)的鋸齒狀，晶粒形狀和尺寸不一，M/A島以塊狀、尖角狀等各種形態(tài)分布在鐵素體邊界和原奧氏體之間。冷卻速度為10℃/s時，組織中的針狀鐵素體（AF）+多變形鐵素體（QF）和馬奧島（M/A）組織晶粒尺寸都變大，多以塊狀或尖角狀為主；當冷卻速度增加到20℃/s時，組織明顯細化，AF明顯增多，QF明顯減少，大塊M/A島也明顯減少；當冷卻速度增加到30℃/s時，AF呈現(xiàn)出比較明顯的板條束特征，塊狀QF呈現(xiàn)出被壓扁的痕跡，細小的類圓形M/A島明顯增多。

圖3所示為3種不同冷卻工藝下試驗鋼的SEM形貌照片。SEM電鏡下AF板條束呈暗灰色，QF呈灰黑色不連續(xù)的鋸齒狀，晶粒形狀和尺寸不一，M/A島以塊狀、尖角狀等各種形態(tài)分布在鐵素體邊界和原奧氏體之間。冷卻速度為10℃/s時，組織中的針狀鐵素體（AF）+多變形鐵素體（QF）和馬奧島（M/A）組織晶粒尺寸都變大，多以塊狀或尖角狀為主；當冷卻速度增加到20℃/s時，組織明顯細化，AF明顯增多，QF明顯減少，大塊M/A島也明顯減少；當冷卻速度增加到30℃/s時，AF呈現(xiàn)出比較明顯的板條束特征，塊狀QF呈現(xiàn)出被壓扁的痕跡，細小的類圓形M/A島明顯增多。不同冷卻工藝下試驗鋼經(jīng)Lepera腐蝕后的形貌如圖4所示。M/A島呈白亮色。冷卻速度為10℃/s時，有大量的塊狀或長條狀的M/A島，尺寸粗大，局部呈長鏈條狀；冷卻速度為20℃/s時，塊狀或長條狀M/A島減少，鏈條狀M/A島消失，M/A島尺寸細化，分布均勻、彌散；冷卻速度為30℃/s時，M/A島數(shù)量進一步減少，以類圓球狀為主。這說明適當增加冷卻速度可以通過減少M/A島數(shù)量、改變其形狀和彌散分布程度來影響材料性能。對3種工藝下的M/A島進行統(tǒng)計，確定其體積分數(shù)、形狀和尺寸，結果見表2�？梢娎鋮s速度為10、20和30℃/s時，M/A島體積分數(shù)分別為11.2%、9.8%及5.3%，長寬比分別為3.2、2.5和1.2；隨著冷卻速度的增加，M/A島體積分數(shù)不斷減少，長寬比減小。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]X80低溫用高強度管線鋼的工藝與組織性能試驗[J]. 段賀,單以銀,楊柯,史顯波,嚴偉,任毅.  鋼鐵. 2020(02)
[2]高鋼級厚壁管線鋼低溫斷裂韌性控制技術研究[J]. 劉清友,賈書君,任毅.  焊管. 2019(07)
[3]X80級高強低合金管線鋼組織與沖擊韌性[J]. 牛延龍,劉清友,賈書君,汪兵,任毅.  鋼鐵. 2019(02)
[4]微觀組織對管線鋼落錘性能的影響研究[J]. 張偉衛(wèi),池強,王鵬,陳宏遠,李鶴.  焊管. 2018(12)
[5]Q690E高強度工程機械用鋼沖擊韌性分析[J]. 李旭.  軋鋼. 2018(04)
[6]合金元素對大線能量焊接用鋼組織性能的影響[J]. 王超,婁號南,王丙興,王昭東,王國棟.  鋼鐵. 2018(06)
[7]快速冷卻前停留時間對微合金鋼相變的作用[J]. 郭錦,史佳新,陳雨來.  鋼鐵. 2018(05)
[8]Q620D鋼板連續(xù)冷卻相變行為和回火工藝[J]. 李成良,黃遠堅,溫志紅.  鋼鐵. 2018(04)
[9]中俄東線站場工藝管道用高鋼級低溫鋼管韌性指標[J]. 張振永,孟獻強,孫學軍,周亞薇,張金源.  油氣儲運. 2018(04)
[10]超快冷工藝下X80管線鋼的DWTT裂紋擴展行為[J]. 趙金華,王學強,康健,袁國,邸洪雙.  材料研究學報. 2017(10)



本文編號：3005235