X70管线钢微观组织分析
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，石油和天然气等能源的输送和存储变得至关重要。
因此，用于石油和天然气输送的管线钢必须具有优良的强度和韧性。
珠光体基X70管线钢作为其中一种重要的材料，其强韧化机理研究对于提高其性能和延长使用寿命具有重要意义。
本文旨在研究珠光体基X70管线钢的强韧化机理，以期为该类型钢材的进一步发展和应用提供理论支持。
二、材料与方法本文所研究的珠光体基X70管线钢由某钢铁企业提供。
我们采用先进的实验技术和方法，包括金相显微镜、扫描电子显微镜、透射电子显微镜、硬度测试、拉伸试验等手段，对材料进行微观结构和性能的分析。
三、珠光体基X70管线钢的微观结构珠光体基X70管线钢的微观结构主要由珠光体、铁素体和其它析出相组成。
珠光体是主要的基体组织，它由许多薄层铁素体和渗碳体组成。
这种独特的微观结构使得该钢材在受力时能够产生一定的形变硬化，从而提高其强度。
四、强韧化机理4.1 珠光体的作用珠光体作为X70管线钢的主要基体组织，具有较好的韧性。
同时，珠光体的形态和分布也会对钢材的强度产生影响。
适量的珠光体能够提高材料的强度和韧性，过量的珠光体则可能降低材料的性能。
因此，珠光体的合理设计和控制是X70管线钢强韧化的关键。
4.2 铁素体的影响铁素体是另一种重要的微观组织，其形状和大小对X70管线钢的性能具有显著影响。
铁素体的细化和均匀分布能够提高材料的韧性，而铁素体的晶界强度也会影响材料的强度。
因此，控制铁素体的形态和分布是提高X70管线钢强韧性的重要手段。
4.3 析出相的作用在X70管线钢中，还存在一些析出相，如碳化物、氮化物等。
这些析出相的存在可以显著提高材料的强度，但其数量和分布也必须合理控制。
适当的析出相可以有效地阻碍位错运动，从而提高材料的强度和韧性。
五、实验结果与讨论通过实验分析，我们发现X70管线钢的强度和韧性主要受其微观结构的影响。
在适当的珠光体、铁素体和析出相的共同作用下，X70管线钢能够获得良好的强韧性能。
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，石油和天然气等能源的输送管道建设逐渐成为国家基础设施建设的重点。
在众多管线钢中，珠光体基X70管线钢因其良好的强度和韧性，被广泛应用于长距离油气输送管道的建设。
本文将就珠光体基X70管线钢的强韧化机理进行研究，以期望对其性能的提升和工程应用提供理论支持。
二、珠光体基X70管线钢概述珠光体基X70管线钢是一种低碳合金钢，其主要成分包括铁、碳、锰等元素。
该类钢的强度高、韧性好、焊接性能优异，在石油、天然气等管道建设中具有广泛的应用。
然而，如何进一步提升其性能，以满足日益增长的工程需求，是当前研究的重点。
三、强韧化机理研究1. 微观组织结构珠光体基X70管线钢的微观组织结构对其性能具有重要影响。
研究表明，该类钢的微观组织主要由珠光体、铁素体等组成。
其中，珠光体的形态、分布和数量对钢的强度和韧性有着重要影响。
通过控制热处理工艺，可以调整珠光体的形态和分布，从而提高钢的强韧性。
2. 合金元素的作用合金元素在珠光体基X70管线钢中起着重要的强韧化作用。
锰、硅、铬等元素通过固溶强化、析出强化等方式，提高钢的强度。
同时，这些元素还能改善钢的韧性、焊接性能等。
此外，稀土元素等微合金元素的添加，可以进一步细化晶粒，提高钢的综合性能。
3. 强化机制珠光体基X70管线钢的强化机制主要包括固溶强化、析出强化、细晶强化等。
固溶强化主要通过合金元素的固溶，提高钢的强度。
析出强化则是通过合金元素在钢中形成细小的析出物，阻碍位错运动，提高钢的强度和韧性。
细晶强化则是通过控制热处理工艺，使晶粒细化，提高钢的强度和韧性。
四、研究方法与实验结果本研究采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段，对珠光体基X70管线钢的微观组织结构进行研究。
同时，通过拉伸实验、冲击实验等方法，对其力学性能进行测试。
实验结果表明，通过优化热处理工艺和合金元素配比，可以有效地提高珠光体基X70管线钢的强度和韧性。
《2024年珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言管线钢是用于油气管道的重要材料，具有承受压力、耐腐蚀等重要性能。
珠光体基X70管线钢作为一种常用的高强度、高韧性的材料，在工程领域具有广泛应用。
本文将探讨其强韧化机理，从多个方面阐述珠光体基X70管线钢的微观组织、强化方式及其综合性能的提升，为该类型钢的实际应用提供理论依据。
二、珠光体基X70管线钢的微观组织珠光体基X70管线钢主要由珠光体、铁素体、碳化物等组成。
其中，珠光体是主要的基体组织，其结构稳定、强度高，对钢的力学性能具有重要影响。
铁素体则起到一定的强化作用，而碳化物则能够提高钢的硬度和耐磨性。
这些组织的形态、尺寸和分布对钢的强韧化性能具有重要影响。
三、珠光体基X70管线钢的强化方式（一）合金元素强化合金元素的添加是提高X70管线钢性能的重要手段。
通过添加适量的合金元素，如Mn、Si、Cr等，可以改善钢的微观组织结构，提高其强度和韧性。
这些元素能够与C元素结合形成稳定的化合物，从而减少碳化物在基体中的析出，提高钢的韧性。
（二）热处理强化热处理是提高X70管线钢性能的另一种重要手段。
通过合理的热处理工艺，如正火、回火等，可以调整钢的微观组织结构，使其达到最佳的强韧化状态。
在热处理过程中，珠光体的形态和分布会发生变化，从而提高钢的强度和韧性。
（三）相变强化相变强化是通过控制钢的相变过程来提高其性能的一种方法。
在珠光体基X70管线钢中，通过控制冷却速度和温度等参数，可以调整相变产物的形态和分布，从而改善钢的力学性能。
例如，通过控制相变过程，可以获得更多的铁素体和碳化物等组织，进一步提高钢的强度和韧性。
四、强韧化机理分析（一）微观组织与力学性能的关系珠光体基X70管线钢的微观组织与力学性能密切相关。
珠光体的形态、尺寸和分布决定了钢的强度和韧性。
铁素体和碳化物的数量和分布也会影响钢的硬度和耐磨性。
因此，通过调整微观组织的形态和分布，可以有效地改善钢的力学性能。
自保护药芯焊丝焊接X70管线钢接头力学性能和微观组织特点
序号 T1 T2
试样宽度 WΠmm 25. 4 25. 4
表 5 拉伸试验结果 Table 5 Re sults of tensile te sts
试样厚度 δΠmm
断口面积 SΠmm2
14. 60
370. 84
14. 64
373. 32
抗拉强度 RmΠMPa 730 760
断裂位置 焊缝 焊缝
以上对焊缝和热影响区的组织观察可知 , X70 接头中主要的微观组织是粒状贝氏体 。粒状贝氏体 是过冷奥氏体在中温区形成的“铁素体 + 岛状组织” 的混合组织[6] ,铁素体呈现板条或者片状 ,富碳小岛 分布在铁素体片间或其内部 ,在相变过程伴随形成 规则的表面浮凸 。
利用 S 4300 场发射扫描电镜和 GENESIS 能 谱分析仪对焊缝中的贝氏体进行观察 ,图 2 是在扫 面电镜下观察的粒状贝氏体的形貌和富碳小岛的成 分 ,图 2a 是长条形小岛在板条状的铁素体界面析 出 ;图 2b 中的铁素体边界有粒状 、短杆状和长条状 的小岛 ,在铁素体基体上有明显的浮凸现象 ; 图 2c 是热影响区粗晶区中的贝氏体 ,形态有等轴状 、短杆 状和长条状 ;图 2d 是富碳小岛的能谱 ,无论形态如 何 ,小岛中都含有少量的铝 ,这是由于在 SY508 的药 芯中加入了大量的强脱氧脱氮剂 Al 元素 ,在焊缝冷
潘 川 ,等 :自保护药芯焊丝焊接 X70 管线钢接头力学性能和微观组织特点
95
缺口位置
焊缝 焊缝 焊缝 熔合线 熔合线 熔合线 表面焊趾 表面焊趾 表面焊趾
表 6 焊接接头的低温冲击试验结果 Table 6 Re sults of impact te st
试样尺寸 (mm)
试验温度 TΠ℃
深海管线用X70厚壁管线钢的组织及性能分析
深海管线用X70厚壁管线钢的组织及性能分析牛爱军;罗卓辉;毕宗岳;牛辉;黄晓辉;刘海璋【摘要】Through analysis of deep-sea pipeline service conditions,it summarized the technical characteristics of deep-sea pipeline steel,and showed that high strength, heavy wall thickness and small diameter-thickness ratio are the development trend for deep-sea pipeline steel pipe. By using high Mn,low C and Nb,Ti micro-alloying composition design,and TMCP process,the X70 pipeline steel with 36.5 mm thickness used in deep-sea pipeline was developed. The main microstructure of full thickness consists of uniform fine acicular ferrite and a small number of M/A island. The yield strength of steel plate arrives 480~550 MPa,the yieldratio≤0.82,the impact energy over 410 J at -20 ℃,the fiber fracture rate i s 100% of horizontal and vertical DWTT, which achieves good matching with high strength,low yield ratio,high toughness and excellent dynamic tear resistance at low temperature.%通过对深海管线服役工况的分析，总结了深海用管线钢的技术特点，表明高强度、大壁厚、小径厚比管线钢管是深海用管线钢管的发展趋向。
X70管线钢的轧制工艺和显微组织及低温韧性
试温度介于 - 196～20 ℃。为减小数据误差 ,用吸 收功与试验温度的双曲线图分析 。根据回归分析 数据 ,确定了能量转变温度 ( ETT) ,这取决于能量 上限 (USE) 和能量下限 (LSE) 的均值。通过扫描 电镜观察在2196 ℃断裂的试样断口下的裂纹表面 及截面 ,检测解理断裂单元和裂纹扩展路径。观察 断面需镀镍 。
状贝氏体 GB 、贝氏体 BF、马氏体 M ,相变温度依次 降低 。PF 相变温度最高 ,是一种等轴状显微组织。 WF 呈板条状 ,在奥氏体晶界处行核长大 。GB 内 部有等轴 MA 且内部亚结构充分长大 。奥氏体晶 界处形成的 BF 有完整的板条状形状。
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武钢技术
第 44 卷
大功率 20 kJ 。试样置于喷洒乙醇和液态氮的容器 中 ,在215 ℃保持 20 min ,然后马上测试 。图 1 (a)
和 (b) 给出了 DWTT 试样的缺口形状和大小 。
试 样
A1 A2 A3 A4 A5 A6 A7 A8 A9 A10 A11 A12
轧制温度/ ℃ 830～860
340
16. 3
AF + BF ,QPF
2. 5
1. 6
430
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
9. 4
AF + QPF
3. 8
2. 7
480
14. 1
AF + QPF
2. 1
2. 8
580
12. 4
AF + QPF
X70钢的成分设计以及表面组织结构观察
内蒙古科技大学内蒙古科技大学冶金综合实验报告题目：X70钢的成分设计以及表面组织结构观察学院：材料与冶金学院专业：冶金工程姓名：陈鹏班级：2011-1班学号：1161102129指导教师：闫永旺X70钢的成分设计以及表面组织结构观察2.实验目的：通过本综合实验，使学生掌握如下知识：（1）通过计算得出X70钢的各个成分；（2）通过对X70钢的打磨处理观察X70钢晶相组织；（3）加深学生对钢组织的认识。
3.实验原理：X70管线钢本质上是一种针状铁素体型的高强、高韧性管线钢，不仅具有良好的低温韧性，而且具有良好的焊接性。
其多以低碳或超低碳针状铁素体为组织特征，使之具有高强度、高韧性和良好的焊接性能，请示具有高的韧性止裂性能。
X70管线钢采取低碳-锰（Mn）铁为基础，再适量添加其他的合金元素冶炼而成。
4.实验器材：砂轮切割机、砂轮粗磨机、金相砂纸、机械抛光机、金相显微镜的。
5.1 计算X70钢的加工需要加入各种合金元素的量；5.2 试样制备5.2.1 试样选择试样截取的方向、部位、数量应根据金属制造的方法,检验的目的,技术条件.5.2.2 试样尺寸试样尺以磨面面积小于400mm2,高度15-20mm为宜.5.2.3 试样截取用砂轮切割机截取,注意避免截取方法对组织的影响,如变形、过热等,可在切割时采取预防措施,如水冷等.5.2.4 试样清洗试样表面若沾有油渍、污物或锈斑,可用合适溶剂清除.任何妨碍以后基体金属腐蚀的镀膜金属应在抛光之前除去.5.3 试样研磨5.3.1 磨平用砂轮把试样磨平5.3.2 磨光用砂纸轻轻研磨试样，直至试样表面光亮，无划痕。
5.3.3抛光抛去试样上的磨痕以达镜面,且无磨制缺陷.抛光方法可采用机械抛光、电解抛光、化学抛光、显微研磨等.5.4 试样的浸蚀化学试剂与试样表面起化学溶解或电化学溶解的过程,以显示金属的显微组织.5.5 显微组织观察5.6 显微照相6.数据记录与处理：成分表（%）Mn C Si S P Fe 铸铁0.004 0.002 0.003 0.005 0.006 99.8 低碳锰铁88.5 0.2 1.5 0.02 0.2高碳锰铁78.5 8.0 2.0 0.03 0.256硅铁——75.17 0.004 0.014石墨—99.99 ———X70 1.53 0.05 0.2 0.001 0.009吸收比90% 80% 90% 99% 99%计算过程：加入低碳锰铁量=1.53%=1.9209%M=1.53%M=1.9209%M×0.2%×80%=0.0031%M=1.9209%M×1.5%×90%=0.0259%M=1.9209%M×0.02%×99%=0.0004%M=1.9209%M×0.2%×99%=0.0031%M加入石墨的量=(0.05−0.02)%−0.0031%99.99%×80%=0.0562%=0.0562%M×99.99%×80%=0.0449%M加入硅铁的量=(0.2−0.03)%−0.00259%75.17%×90%=0.2529%=0.2529%M×75.17%×90%=0.1711%M=0.2529%M×0.004%×99%=0.00001%M=0.2529%M×0.014%×99%=0.00004%M加入纯铁的量=(100−1.9209−0.0562−0.02529)%M=97.7701%M=97.7701%M×0.004%×90%=0.0035%M=97.7701%M×0.002%×80%=0.0018%M=97.7701%M×0.0003%×90%=0.0026%M=97.7701%M×0.0005%×99%=0.0044%M=97.7701%M×0.0006%×99%=0.0053%M总量Mn=1.5335%MC=0.0498%MSi=0.1996%MS=0.0048%MP=0.0091%M7.组织结构图：表面组织结构显微图：图 1图 28.结论：以前的实验都是从某一方面入手，单独的进行学习。
X70’管线钢的轧制工艺和显微组织及低温韧性
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武钢技术
第& &卷
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本钢X70管线钢的组织与性能
第4卷第4期材 料 与 冶 金 学 报Vol 14No 14 收稿日期:2005204221. 作者简介:贾志鑫(1974-),男,辽宁本溪人,博士研究生,高级工程师;杜林秀(1962-),男,辽宁本溪人,东北大学教授;王国栋(1942-),男,辽宁大连人,东北大学教授,博士生导师.2005年12月Journal ofMaterials and MetallurgyDec 12005本钢X70管线钢的组织与性能贾志鑫1,2,衣海龙1,曲 鹏2,杜林秀1,王国栋1(11东北大学 轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁沈阳110004;21本溪钢铁(集团)有限责任公司,辽宁本溪117000)摘 要:介绍了本钢开发研制的X70管线钢化学成分和生产工艺特点,并对其组织性能进行了分析.结果表明,本钢X70管线钢具有高强度、高抗动态撕裂能力、高低温冲击韧性以及低韧脆转变温度.其优良的性能得益于内部具有与细小析出相交互作用的高密度位错的超低碳针状铁素体组织.目前已形成批量生产能力.关键词:X70;管线钢;针状铁素体;高强度;高韧性中图分类号:TG 1151213 文献标识码:A 文章编号:167126620(2005)0420304204M i crostructures and m echan i ca l properti es of X70p i peli n e steel of BXSteelJ I A Zhi 2xin1,2,YI Hai 2l ong 1,QU Peng 2,DU L in 2xiu 1,WANG Guo 2dong1(11State Key Lab of Rolling and Aut omati on,Northeastern University,Shenyang 110004,China;21Benxi Ir on and Steel Gr oup Company,Benxi 117000,China )Abstract:The chem ical compositi on and p r oducti on p r ocess of a X70p i peline steel devel oped by BXSteel were intr oduced,and the m icr ostructure and mechanical p r operties of the steel were analyzed .The results indicate that the X70p i peline steelwith acicular ferrite m icr ostructure has high strength,high t oughness,l ow transiti on temperature and high dynam ic tear 2resistance .The excellent p r operties of the steel benefit fr om the ultra 2l ow carbon acicular ferrite which consists of very fine p reci p itated particles and high -density disl ocati ons .The ability f or the batch p r ocess of the steel has been attained in BXSteel .Key words:X70;p i peline;acicular ferrite;high strength;high t oughness 管道运输是长距离输送石油、天然气的重要方式之一.为提高输送效率,降低成本,管道运输正向大口径、高压输送方向发展[1,2].在高压、大口径输送条件下,采用高强度等级的钢材更为合理,同时对制管用钢材的强度、韧性和焊接性提出了更加严格的要求.目前X70管线钢已成为国际石油、天然气长输管线用钢中使用量最多的钢级.西气东输管线工程贯穿中国东西,全长4000km ,采用口径为1016mm 的焊管,输气工作压力为10MPa .X70管线钢由于具有高韧性、高止裂能力而被西气东输工程所采纳.本溪钢铁(集团)有限责任公司(简称本钢)针对西气东输管线用钢的具体要求,进行了针状铁素体型X70管线钢的成分、工艺研究和设计,试制成功并批量生产出满足西气东输管线工程要求的针状铁素体型X70管线钢板卷.该产品已应用于西气东输冀宁联络线管线工程.1 管线钢化学成分和生产工艺特点 近代管线钢的发展是不断降低碳含量的过程,碳含量的降低既有助于提高钢的韧性,又可显著地改善钢的焊接性能.对需要更高韧性的管线钢则采用碳w [C ]<0106%的超低碳贝氏体或针状铁素体的碳含量设计.铌是现代微合金化管线钢中最主要的元素之一,对晶粒细化的作用十分明显.通过热轧过程中NbC应变诱导析出阻碍形变奥氏体回复、再结晶,经控轧控冷使精轧阶段非再结晶区轧制的形变奥氏体组织再相变时转变为细小的相变产物,使钢具有高强度和高韧性.钒具有较高的析出强化作用和较弱的晶粒细化作用,钒通过析出强化来提高钢的强度.钛是强固N的元素,在板坯连铸时可形成细小的高温稳定的Ti N析出相,这种细小的Ti N粒子可有效地阻碍板坯再加热时的奥氏体晶粒长大,改善焊接性能.钼是扩大奥氏体区元素,是推迟先共析铁素体形成、促进针状铁素体形成的主要元素,对控制相变组织起重要作用,通过相变强化钢的强度.针对西气东输管线工程用钢的具体要求,本钢开发研制的X70管线用板卷采用了超低碳含量、超低硫、Nb、V、Ti微合金化和控制组织的Mo 合金化的成分设计,具体成分如表1所示.X70管线用板卷的基本生产工艺流程为:(DS)铁水预处理→(LD)顶底复吹转炉→(RH)真空精炼+ (LF)钢包精炼→(CC)板坯连铸→板坯加热炉→粗轧→精轧→层流冷却→卷取→性能检验→入库→出厂.入炉铁水S质量分数控制在≤01003%以下最低可将铁水中w[S]含量脱至010007%.转炉冶炼采用精料废钢、活性石灰,减少吹炼过程中回硫量;采用全过程底吹氩模式,防止钢液面裸露吸气和二次氧化;挡渣出钢、控制钢包带渣量、保证钢包净空高度.在炉外精炼进行脱碳、脱氧、脱硫、钙处理、合金化、成分调整及钢水温度调整,w [S]最低可达到010005%.板坯连铸采用合理的保护渣、二次冷却工艺保证板坯内部及表面质量.炼钢工艺采用超低碳、超低硫、夹杂物形态控制的纯净钢冶炼技术;热轧工艺采用了控轧控冷的形变热处理技术,严格控制轧制温度、道次变形量和冷却速度.通过合理的成分和工艺进行最终产品的组织控制,获得具有高强度高韧性的针状铁素体组织.表1 本钢X70管线钢化学成分(质量分数)Tab l e1 C hem i ca l com po s iti o n o f X70p i p e li nes te e l de ve l o p e d by BXS tee l%C Si M n P S其他元素≤0105≤0130110～116≤0101≤01001Nb,V,Ti,Mo2 管线钢的显微组织与性能 图1为厚度1416mm×1550mmX70管线钢板卷的金相组织,可以看到组织为典型的针状铁素体.与传统铁素体+珠光体组织相比,不存在对管线钢性能有影响的珠光体带状组织.珠光体组织为退化珠光体,铁素体晶界不平直,呈明显的不规则形变特征,且可以看到铁素体内部存在形变带,在针状铁素体上分布着M-A组织,在光学显微镜下为黑色小点或亮灰色圆点.图2为在透射电镜下所观察到的退化的珠光体和针状铁素体基体上分布的M2A组织.图1 本钢X70管线钢的金相组织F i g11 The m i c r o struc tu re o f X70p i p e li nestee l deve l o p ed by BXS tee l 图3为针状铁素体及析出物的透射电镜照片,可以看到呈片型针状形态的针状铁素体精细结构,其中含高密度的位错结构;正是这些高位错密度的针状铁素体组织状态能够满足对高强度、高韧性的要求.碳是管线钢的主要固溶强化元素,随着钢中含碳量的降低,致氢开裂(H I C)敏感性减弱,但同时由于所研究的钢种含Mn量比较高,可以起到固溶强化作用,弥补低碳所造成的强度下降.同时从显微组织上看,针状铁素体组织结构比较均匀,晶粒细小.结合透射电镜照片可以看出,微合金碳氮化物的析出、高密度缠结和被钉扎位错可起到强烈的氢陷阱作用,为氢的重新分布提供了众多的位置,有助于避免在局部区域产生很高的氢富集,从而削弱氢在钢中的作用而不易引起H I C.表2为本钢X70管线钢力学性能的检验结果,可以看到,X70管线钢除了具有较高的强度之外,还具有较高的延伸率、适当的屈强比、更高的503第4期 贾志鑫等:本钢X70管线钢的组织与性能低温Char py 冲击韧性,低的Charpy 韧脆转变温度和更低的横向DW TT 冲击韧脆转变温度.经中石油辽阳钢管厂、华油钢管公司制管,各项性能指标均满足西气东输螺旋焊管技术要求,并通过中石油西安管材研究所的性能评定.图2 退化珠光体和M 2A 组织F ig 12 The m i c r o s truc tu re o f de ge ne ra ti ve p ea rlite (a )a nd M 2A m o r p ho l o gy (b )图3 析出物及针状铁素体透射电镜照片F i g 13 TE M i m age s show i ng p rec i p ita ti o n (a ),d is l o ca ti o n s i n ac i cu l a r fe rrite (b )and m o r p ho l o gy o f a c i cu l a r fe rrite (c ) H I C 是输气管道主要失效模式之一,随着输送压力的不断增高,国内外对高级别管线钢有严格的抗H I C 性能要求[3,4].本钢生产的针状铁素体X70管线钢经过中科院金属所、中石油管材所检验,具有良好的抗H I C 性能,可以满足酸性环境条件下的抗H I C 需要.表3为本钢X70管线钢H I C 试验结果.表2 本钢X70管线钢的力学性能Tab l e 2 M e cha n i ca l p r op e rti e s o f X70p i p e li ne s te e l de ve l o p ed by BXS tee lσt 015/M Paσb /MPaδ50σt 015/σbAk /J (-20℃)DW TT/%(-15℃)HV10板卷540650380183310100210管体535660370181300100206603材料与冶金学报 第4卷表3 本钢X70管线钢H I C试验结果Tab l e3 The re su lts o f H I C o f X70p i p e li ne s te e l de ve l o p ed by BXS tee l%裂纹敏感率(CSR)裂纹长度率(CLR)裂纹厚度率(CTR)标准值≤2≤15≤5实测值010001101180103 本钢试制的针状铁素体X70管线钢具有高强度、高韧性,1416mm×1550mm、1213mm×1450mm规格产品先后通过中石油管材所的性能评定.2004年5月份通过了西气东输管道公司的小批量生产检验,生产的1213mm×1450mm针状铁素体X70管线经华油钢管公司、中石油管道局钢管厂制管,力学性能合格率达到100%,用其制造的Ф711输气管线焊管已应用于西气东输冀宁管线工程,产品性能满足西气东输标准要求.3 结 论(1)本钢生产的针状铁素体X70管线钢具有低的碳、硫含量,符合现代针状铁素体管线钢的成分设计要求.氢致开裂试验表明具有优良的抗H I C水平,可以满足酸性环境条件下的抗H I C 要求.(2)金相组织为典型的针状铁素体组织类型的管线钢,晶粒尺寸较细小;精细结构特征表现为存在具有非常细微的亚结构和高位错密度的非平行针状片条和类等轴晶,在高密度的位错网络上分布着一些细小的微合金碳氮化物.(3)通过成分、工艺的合理控制获得了晶粒尺寸细小的低碳、低硫和微合金的针状铁素体,使钢具有高强度、高韧性、低的韧脆转变温度、高的断裂韧性指标和较优良的抗H I C水平.(4)本钢生产的X70管线钢已应用于西气东输工程,产品质量满足工程的要求.参考文献:[1]王义康.高压输气管线材料和相关问题[J].焊管,2000,23(3):89.[2]王义康.对高压输气管线用钢需求和展望[A].全国低合金钢工作会议汇编[C].北京:冶金工业部,1997.10.[3]赵明纯,单以银,李玉梅,等.显微组织对管线钢硫化氢应力腐蚀开裂的影响[J].金属学报,2001,37(10):1087. [4]王义康,单以银,杨柯.高压输送管线用钢[J].焊管,2002,25(1):1.703第4期 贾志鑫等:本钢X70管线钢的组织与性能。
X70管线钢的成分设计与工艺设计
1.3 铌(Nb)、钒(V)、钛(Ti) 铌是生产管线钢重要的合金元素。微量的铌 可以显著提高奥氏体的再结晶温度，为非再结晶 区提供更加宽的温度空间，能够有效阻止形变奥 氏体的回复和再结晶，有利于奥氏体型变量的积 累。在高温轧制时，钢中细小的 TiN和轧制析出 的 Nb（C、N）及铌的晶界偏聚都可细化奥氏体 晶粒并有效降低钢的 FATT50(℃)。在高温区，铌 主要以固溶原子对晶界的迁移起到拖拽作用，在 低温奥氏体区主要以应变诱导析出的 Nb（C、N） 粒子起到钉扎位错的作用。
X70管线钢的成分设计
钒在针状铁素体中主要以V(C、N)作为低 温析出的沉淀强化相来提高钢的强度。 钛在板坯连铸时可以析出高温稳定弥散的 TiN质点，抑制经反复形变再结晶细化的奥氏 体晶粒粗化过程。阻止热影响区晶粒长大， 显著改善焊接热影响区的韧性，提高钢的焊 接性。
X70管线钢的成分设计
1.4 钼(Mo) 钼可扩大γ相区，推迟先共析铁素体和珠光体的转变， 降低BS点，使针状铁素体在一定的冷却条件和卷取温度下形 成。 1.5 铜(Cu) 铜能够非常有效地提高抗大气腐蚀和显著减少氢质裂纹 产生的能力。这是因为铜在钢中不易发生腐蚀，而以铜元素 的形式沉积在钢的表面，它具有正电位，成为钢表面的附加 阴极，使钢在很小的阳极电流下达到钝化状态；正是这种钝 化膜的形成，减少了氢的侵入，因而阻止了氢质裂纹的产生。
管线钢是指用于输送石油、天然气等的大 口经焊接钢管用于热轧卷板或宽厚板。管 线钢在使用过程中，除要求具有较高的耐 压强度外，还要求具有较高的低韧性和 优良的焊接性能。
管线钢的技术要求
现代管线钢属于低碳或超低碳的微合金化 钢，是高技术含量和高附加值的产品，管 线钢生产几乎应用了冶金领域近20多年来 的一切工艺技术新成就。目前管线工程的 发展趋势是大管径、高压富气输送、高冷 和腐蚀的服役环境、海底管线的厚壁化。 因此现代管线钢应当具有高强度、低包辛 格效应、高韧性和抗脆断、低焊接碳素量 和良好焊接性、以及抗HIC（抗氢致开裂） 和H2S腐蚀。
X70管线钢微观组织结构对落锤性能的影响
３ 工 艺参数控 制及力 学性能
３１ 化学成 分及生产 工艺参数 ．
Ｘ ０ 线 钢化 学成 分 、 产工 艺参 数见 表 １表 ７管 生 、
２ 。轧 制 过 程 中板 坯 的二 次 加 热 出钢 温 度 控 制 在
管线钢落锤性能的影 响因素很多 ， 中微观组 其 织是影响落锤性能的重要 因素之一 。本研究结合
霍孝新等
Ｘ０ ７ 管线钢微观组织结构对落锤性能的影响
１ 前
言
工业 生产 Ｘ ０ 线钢 实践 ， 不 同厚度 管线 钢 的微 ７管 就 观组织 结构 、 组织均 匀性 、 ／ Ｍ Ａ岛在钢 中的形态 和分
管线 钢 主要 用于 制造 油气 输送 管 道 ， 不但 要求 具 有较 高 的强 韧性 ， 其 是抗 撕 裂 性 能 ， 尤 即落 锤性 能 。 随着 输 油 气 管道 直 径 增 大 、 作 压力 增 高 、 工 服 役 条 件 苛 刻 ， 管 材 的 强度 和 韧 性 要 求 也 越 来 越 对 高， 而落 锤 指 标 成 为 各 厂 家 生 产 管线 钢 的瓶 颈 ｎ。 落 锤 撕 裂 试 验 （ ｒｐＷｅ ｈ Ｔａ ｅｔＤ ＇） 美 Ｄｏ ｉ ｔ ｅｒ ｓ， ｗ１ 是 ｇ Ｔ Ｔ 国海 军 研 究 所 与美 国石 油 学会 为 评 定 管 线钢 的断 裂 特性 发 展起 来 的一 种试 验方 法 ， 是一 种全 板 厚 的 落锤撕 裂 试验 ， 验结 果 能真 实反 映管 线钢 的韧性 试 和抗撕 裂 性能 ， 因此被 广泛 用 于对 管线 的断裂性 能 进 行控 制 和预 测 ， 并被 作 为衡量 管线 钢 抗撕 裂性 能 指 标之 一 。 目前 ， 基本 所有 的输 油气 管 线钢 都 提 出 对 Ｄ Ｔ性能 的要求 。 ｗＴ ］
两种组织类型的X70钢级管线钢的带状组织浅析_下_
不 同 工 厂 、 相 同 组 织 （ ＡＦ） 的 钢 管 ， 则 因 其 钢 的化学成分、生产工艺、质量控制有所不同， 带状 组织级别变化也不明显， 故不好比较。因此， 可以 认为， 带状组织与所论及的钢管的夏比冲击韧性值 无明显的相关性； 带状组织对 ＤＷＴＴ（ － ５ ℃） 的 ＳＡ％
Ｓ ＴＥＥＬ Ｐ ＩＰ Ｅ Ｊｕｎ． ２００６， Ｖｏｌ． ３５， Ｎｏ． ３
１００
２ Ｅ１－ ２￣Ｅ１－ ５ ＡＦ
１．５￣３．５
０．５， １．０ 薄 １．０
Ｃｖ（ ａｖ） ＝３２９ σ＝７４， ｎ＝１５
１００， １００
９５￣１００
１００
３ Ｓ１－ １￣Ｓ１－ ８６ ＡＦ
１．５￣３．５ ０．５￣２．０ 薄 １．０
Ｃｖ（ ａｖ） ＝３４６ σ＝４７， ｎ＝２４
１００， １００
１００
别总和
单类最 大级别
带状 组织①
／级
夏比冲击（ － ２０ ℃） １０×１０×２Ｖ②
／Ｊ
ＳＡ／％
３ 个试样 单个试样 ３ 个试样 单个试样 平均值 最小值 平均值 最小值
ＤＷＴＴ（ － ５ ℃） 的 ＳＡ ／％
试样 １ 试样 ２
Ｆ＋Ｐ 少
２．５
１．０ 薄 ４．０
２６５
１９０
１００
１００
１００
１００
０．５￣２．０ 薄
李平全（ １９４３－ ） ， 男， 教授级高级工程师。长期从事 石油管工程技术方面的技术监督、失效分析、预测及 预防、科学研究等工作 。 “中 国 石 油 天 然 气 集 团 公 司 有 突出贡献科技专家”， “铁人科技成就奖”铜奖和 “国家 有突出贡献失效分析专家”称号获得者。有 ８ 项科研 成果获国家或省部级科技进步奖。现受聘为中石油管 材研究所专家、高级顾问。
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言随着能源需求的不断增长，管线钢作为石油、天然气等能源运输的重要材料，其性能和质量对于保障能源安全和高效运输至关重要。
珠光体基X70管线钢以其优异的强度和韧性，在油气管道建设中得到了广泛应用。
然而，其强韧化机理尚未完全明确，因此，对珠光体基X70管线钢的强韧化机理进行研究具有重要的理论意义和实际应用价值。
二、珠光体基X70管线钢的组成与结构珠光体基X70管线钢是一种低合金高强度钢，主要由铁、碳、锰、硅等元素组成。
其组织结构以珠光体为主，同时含有一定量的铁素体、贝氏体等其他相。
这些相的分布和比例对钢的力学性能具有重要影响。
三、强韧化机理研究1. 显微组织对强韧性的影响珠光体基X70管线钢的显微组织对其强韧性具有重要影响。
研究表明，合理的显微组织能够提高钢的强度和韧性。
通过控制冷却速度、热处理工艺等手段，可以调整钢的显微组织，从而优化其力学性能。
2. 合金元素的作用合金元素在珠光体基X70管线钢中起到重要作用。
锰、硅等元素能够提高钢的强度，同时降低韧性损失。
此外，合金元素还能改善钢的耐腐蚀性和焊接性。
通过合理配置合金元素，可以进一步提高珠光体基X70管线钢的强韧性。
3. 强化机制珠光体基X70管线钢的强化机制主要包括固溶强化、沉淀强化和位错强化等。
固溶强化通过溶解合金元素提高基体的强度；沉淀强化则通过析出细小弥散的金属间化合物，提高材料的强度；位错强化则通过引入大量位错，提高材料的塑性变形抗力。
这些强化机制共同作用，使得珠光体基X70管线钢具有优异的强韧性。
四、实验方法与结果分析为了深入研究珠光体基X70管线钢的强韧化机理，我们采用了金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段，对钢的显微组织、相分布、位错密度等进行观察和分析。
同时，我们还进行了力学性能测试，包括拉伸试验、冲击试验等，以评估钢的强度和韧性。
结果表明，合理的显微组织、适当的合金元素配置以及多种强化机制的共同作用，使得珠光体基X70管线钢具有优异的强韧性。
国产X70管线钢与焊接接头组织及SSCC性能
表 2 焊接规范参数
Tab. 2 Papermakers of weld in g
焊 道 根 焊 填 充 盖 面 注 : 直流正接 . 焊材牌号
BOHLER FOXCEL HOBART 81N1 HOBART81N1
直径 /mm
4 2 2
极 性
DC + DC + DC +
焊接电流 /A
H2 S及水的存在 , 引起管线的腐蚀是不可避免的 . 因
测试 、 分析母材与焊缝金相组织的基础上 ,研究了 H2 S 对国产 X70 管线钢及其焊接接头应力腐蚀性能的影 响.
1 选 材
实验材料的化学成分见表 1 所示 .
1. 1 焊接准备
此 ,近 年 来 , 许 多 研 究 者 在 这 方 面 作 了 大 量 的 工 [ 3, 4 ] 作 . 其中 ,焊接工艺是输气管道铺设的主要工艺之一 . 现代化管线钢的发展是围绕改进管线钢管的焊接性 能 ,因为在高压输送管线的焊接部位 ,尤其是铺设管线 [ 5, 6 ] 环焊部位是失效事故的多发位置 . 由于焊接时管 线钢经历着一系列复杂的非平衡的物理化学过程 , 从 而造成焊缝和热影响区的化学成分不均匀性 、 晶粒粗 大、 组织偏析等缺陷 , 使焊接接头处的腐蚀抗力较低 . 可见 ,焊接接头往往是金属结构中 SSCC 的敏感部位 , 然而 ,这方面的研究工作还很不够 . 针对西气东输工程中使用的国产 X70 管线钢 , 在
SSCC 的出现除取决于材料与介质体系外 ,其过程 还取决于负荷条件 . 按试样加载方法有恒变形 、 恒载荷 ( ) 和慢应变速率法 slow strain rate test, SSRT 3 种 : 3 点
对 X70 管线钢母材及焊接接头 (焊缝试样取自于 管线钢的根焊部位 )微观测试如图 1 ～ 图 6 所示 . 金相
高品质厚规格X70管线钢连铸坯的显微组织
高品质厚规格X70管线钢连铸坯的显微组织摘要：本研究采用金相显微镜和扫描电镜等方法，对X70管线钢连铸坯的显微组织进行了研究。
结果表明，X70管线钢连铸坯的显微组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体三种组织相组成。
其中，铁素体是主要的组织相，珠光体和贝氏体则在铁素体中分布较均匀。
此外，随着连铸坯坯头位置的改变，X70管线钢连铸坯的显微组织也发生了变化，具体表现为铁素体的形态和分布出现明显的变化。
本研究结果对X70管线钢的生产和应用具有重要的参考价值。
关键词：X70管线钢；连铸坯；显微组织；铁素体；珠光体；贝氏体正文：一、绪论随着经济的快速发展，油气管线建设越来越重要。
X70管线钢因其具有高强度、低温韧性好等优良性能而被广泛应用于油气管线建设中。
其中，连铸坯是X70管线钢生产中最为关键的环节之一。
因此，对连铸坯的显微组织进行研究和分析，对于优化生产工艺、提高产品质量和降低生产成本具有重要的意义。
二、材料和方法本研究采用商业化的X70管线钢作为研究对象。
样品采自厂家生产的连铸坯，样品长度为200mm，直径为80mm。
样品表面经过机械抛光和腐蚀处理。
样品显微组织的观察采用光学显微镜和扫描电镜进行。
光学显微镜采用磨片法制备，扫描电镜采用表面刻蚀法制备。
三、结果和分析1、X70管线钢连铸坯的显微组织光学显微镜照片显示，X70管线钢连铸坯的显微组织主要由铁素体、珠光体和贝氏体三种组织相组成。
其中，铁素体是主要的组织相，珠光体和贝氏体则在铁素体中分布较均匀。
扫描电镜照片也显示了同样的组织相。
图1是X70管线钢连铸坯光学显微镜照片和图2是扫描电镜照片。
2、连铸坯坯头位置对X70管线钢显微组织的影响随着连铸坯坯头位置的改变，X70管线钢连铸坯的显微组织也发生了变化。
具体表现为铁素体的形态和分布出现明显的变化。
当坯头位置靠近样品顶部时，铁素体呈小粒状分布，珠光体和贝氏体则位于铁素体内部。
当坯头位置靠近样品底部时，铁素体呈板状分布，珠光体和贝氏体则位于铁素体表面。
冷速及变形对X70级管线钢相变及组织的影响
第29卷 第5期2008年 10月材 料 热 处 理 学 报TRANS ACTIONS OF M ATERIA LS AND HE AT TRE AT ME NTV ol .29 N o .5October2008冷速及变形对X70级管线钢相变及组织的影响杨景红1,2, 刘清友2, 孙冬柏1, 李向阳2(1.北京科技大学材料科学与工程学院,北京 100083; 2.钢铁研究总院结构材料研究所,北京 100081)摘 要:通过一种微合金高强管线钢未变形及热变形条件下连续冷却相变行为的研究,建立了相应的奥氏体连续冷却相变曲线,结合光学显微镜及扫描电镜的微观组织观察,研究了冷却速度及热变形对该钢相变及组织的影响;试验结果表明,试验钢在试验冷速范围内组织由多边形铁素体+珠光体,针状铁素体,贝氏体铁素体构成;变形将针状铁素体的相变温度提高100℃以上,形成针状铁素体的冷速范围由未变形的015～15℃Πs 扩大到变形后的3～50℃Πs 以上,促进了针状铁素体转变;随变形后冷却速度及变形量的增加,基体组织变细,基体中M ΠA 小岛变得更加细小、弥散。
关键词:管线钢; 热变形; 针状铁素体; 相变中图分类号:TG 142141 文献标识码:A 文章编号:100926264(2008)0520059205E ffect of cooling rate and deformation on transformation and microstructure of a X 70grade pipeline steelY ANGJing 2hong1,2, LI U Qing 2y ou 2, S UN D ong 2bai 1, LI X iang 2yang2(1.School of Material Science and Engineering ,University of Science and T echnology ,Beijing 100083,China ;2.Central Iron &Steel Research Institute ,Beijing 100081,China )Abstract :The trans formation behavior of a high strength microalloyed pipeline steel during continuous cooling under deformation and without deformation was investigated and CCT curves of undeformed and deformed austenite were constructed through observation of microstructure and dilatometric analysis.The effect of cooling rate and hot deformation on trans formation and microstructure of the steel was studied.The results show that the microstructure of the steel consists of PF +P ,AF ,and BF ,the deformation increases the trans ferring tem perature of acicular ferrite about 100℃.The range of cooling rate for formation of AF increases from 015～15℃Πs to 3～50℃Πs for the steel without and with deformation and deformation accelerates the trans formation of AF.With increasing of cooling rate and reduction ,microstructure of the steel is refined and M ΠA islands become m ore fine and dispersive.K ey w ords :pipeline steel ;hot deformation ;acicular ferrite ;trans formation收稿日期: 2007210209; 修订日期: 2007212226基金项目: 国家科技支撑计划项目(2006BAE03A15)作者简介: 杨景红(1977—),男,北京科技大学博士研究生,主要从事微合金钢方面研究,E 2mail :yjh1977115@ 。
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言随着国家能源需求的增长，石油、天然气等能源运输管道建设的重要性日益凸显。
其中，X70管线钢因其优异的性能成为主要的选择之一。
为了提升其性能，珠光体基X70管线钢的强韧化研究显得尤为重要。
本文旨在深入探讨珠光体基X70管线钢的强韧化机理，为提升其性能提供理论支持。
二、珠光体基X70管线钢的背景与特点X70管线钢是一种低合金高强度钢，具有优良的焊接性能和抗腐蚀性能。
其主要的组织结构为珠光体，珠光体的形态和分布对钢的性能起着决定性作用。
因此，对珠光体基X70管线钢的强韧化研究具有重要的实践意义。
三、强韧化机理研究1. 合金元素的作用合金元素的添加是提高X70管线钢性能的重要手段。
通过添加适量的合金元素，如钒、钛等，可以有效地改变珠光体的形态和分布，从而提高钢的强度和韧性。
这些合金元素能够与碳、氮等元素形成稳定的化合物，从而细化晶粒，提高材料的综合性能。
2. 热处理工艺的影响热处理工艺对X70管线钢的强韧化具有显著影响。
通过合理的热处理工艺，如正火、淬火和回火等，可以有效地调整珠光体的形态和分布，从而提高材料的力学性能。
此外，热处理过程中还可以通过控制冷却速度来调整材料的组织结构，进一步提高材料的韧性。
3. 微观结构分析通过扫描电镜、透射电镜等手段对珠光体基X70管线钢的微观结构进行分析，可以发现其具有多尺度的层次结构。
这种层次结构使得材料在受到外力作用时能够有效地传递应力，从而提高材料的强度和韧性。
此外，通过对材料的晶体结构和缺陷进行研究，可以进一步揭示其强韧化的机理。
四、实验研究为了验证上述强韧化机理，我们进行了系列实验。
通过改变合金元素的种类和含量、调整热处理工艺等手段，观察材料性能的变化。
实验结果表明，通过合理的合金元素添加和热处理工艺，可以显著提高X70管线钢的强度和韧性。
同时，通过对材料微观结构的分析，进一步证实了强韧化的机理。
五、结论与展望通过对珠光体基X70管线钢的强韧化机理进行研究，我们发现合金元素的添加和热处理工艺对提高材料的性能具有显著影响。
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》范文
《珠光体基X70管线钢强韧化机理研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，管线钢作为石油、天然气等能源输送的重要材料，其性能的优劣直接关系到国家经济发展的稳定性和安全性。
X70管线钢作为一种重要的高强度、高韧性钢种，其强韧化机理研究显得尤为重要。
本文以珠光体基X70管线钢为研究对象，通过对其强韧化机理的深入研究，旨在提高其综合性能，为实际生产提供理论支持。
二、珠光体基X70管线钢的组成与结构珠光体基X70管线钢是一种低合金高强度钢，其组成主要包括铁、碳、锰、硅等元素。
在微观结构上，珠光体基体上分布着各种形态的析出相，如MnS、MnSe等，这些析出相的存在对钢的力学性能产生重要影响。
此外，晶界、位错等结构也是影响钢性能的重要因素。
三、强韧化机理研究1. 强化机制珠光体基X70管线钢的强化机制主要包括固溶强化、析出强化和晶界强化等。
固溶强化是通过增加固溶元素（如C、N等）的含量来提高钢的强度；析出强化则是通过控制析出相的种类、数量和分布来提高钢的强度；晶界强化则是通过细化晶粒，增加晶界数量和复杂性来提高钢的强度。
2. 韧性提升机制珠光体基X70管线钢的韧性提升机制主要包括改善组织结构、提高位错密度和增加界面稳定性等。
通过控制轧制工艺和热处理工艺，可以改善钢的组织结构，使其更加均匀和致密；同时，提高位错密度可以增加钢的塑性变形能力；而增加界面稳定性则可以提高钢的抗裂纹扩展能力。
四、实验研究方法与结果分析本文采用金相显微镜、扫描电镜、透射电镜等手段对珠光体基X70管线钢的微观结构进行观察和分析。
同时，结合力学性能测试和化学成分分析，深入研究了其强韧化机理。
实验结果表明，通过优化化学成分和轧制工艺，可以有效地提高珠光体基X70管线钢的强度和韧性。
其中，固溶强化和析出强化是提高强度的主要手段，而改善组织结构和提高位错密度则是提高韧性的关键因素。
此外，控制晶粒大小和分布也是提高综合性能的重要途径。
五、结论与展望通过对珠光体基X70管线钢强韧化机理的研究，我们得出以下结论：1. 固溶强化、析出强化和晶界强化是提高珠光体基X70管线钢强度的有效手段。
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!"#管线钢微观组织分析王春明$鞍钢集团公司%吴杏芳$北京科技大学%摘要!"#管线钢的微观组织表现为多种类型混合组织&主要有多边形铁素体’块状铁素体$准多边形铁素体%’针状铁素体’粒状贝氏体’珠光体和()*岛等+各类组织的比例随加工工艺不同变化较大+提高冷却速度和降低终冷温度可以增加针状铁素体的比例+冷却速度较低$,-).%时&组织中出现明显的珠光体+关键词!"#管线钢显微组织针状铁素体*/012.3.4/(3564.768578694:!"#;3<913/9=7991>?@A B C D@E F@A$*/.G0/H64/0/I=7991J648<K4L%>DM F@A N?@A$O93P3/Q=539/590/I R95G/414Q2S/3T96.372%U V W X Y?Z X R G9[3564.768578694:!"#<3<913/9.7991.G4\.[0/272<9.4:[3]7869.76857869&[03/12 3/518I3/Q<412Q4/:966379&[0..3T9:966379$.0[90.<412Q4/:966379%&05358106:966379&Q603/^03/379& <90613790/I()*3.10/I.975L L R G9607344:905G.76857869Q6907125G0/Q9.\37G I3::969/7<6459..3/Q L R G9 607344:05358106:966379[023/5690.9^2603.3/Q54413/Q.<99I0/I I95690.3/Q:3/0154413/Q79[<9607869L ;90613794^T348.1245586.3/7G9.768578698/I9614\9654413/Q.<99I$,-).%L_‘a>b Y c W!"#<3<913/9.7991[3564.7685786905358106:966379d前言管线钢是低合金高强度钢$e=f*%的典型代表&它集材料设计’微合金元素运用和控轧控冷工艺于一体&按组织状态可以分为以下三种类型g $d%铁素体h珠光体钢+基本成分是K’(/+这是,#世纪i#年代以前管线钢所具有的基本组织形态+ !j,级以下的管线钢基本是铁素体h珠光体钢k !j i’!i#一般是铁素体h少量珠光体钢+通过l^’m’R3等微合金元素的控制&已生产出!"#级的少珠光体钢+$,%针状铁素体和超低碳贝氏体钢+针状铁素体$*5358106n966379%钢通过微合金化和控制轧制&综合利用晶粒细化’微合金化元素的析出相与位错亚结构的强化效应&强度级别提高很多+ $o%低碳索氏体钢+从长远观点看&未来的管线钢将向着更高的强韧化方向发展+如果控制轧制技术满足不了这种要求&可以采用淬火p回火的热处理工艺&通过形成低碳索氏体组织来达到q d r+我国管线钢研究起步较晚&到,#世纪s#年代才相继开发出!i j以下级别的管线钢&均为铁素体h 珠光体型+近年来&我国高强度级别管线钢的研究发展迅速&特别是针状铁素体管线钢已能够批量生产+最近刚刚完工的t西气东输u工程&选用了!"#针状铁素体管线钢&促进了国内管线钢的发展+鞍钢在管线钢研究方面进步很快&已成功开发出!"#针状铁素体管线钢及以下各强度级别的管线钢&成为t西气东输u工程供货商之一+本文采用热模拟实验方法&对鞍钢!"#针状铁素体管线钢在不同工艺制度下的微观组织进行了研究&并对组织分类进行了探讨+,实验方法,L d实验材料王春明&高级工程师&d v s v年毕业于上海交通大学固体物理专业&现任鞍钢集团公司办公室主任$d d w#,d%+xy z x,##w年第j期鞍钢技术*l J*l JR{K e l|f|J}实验钢的化学成分如表!所示"采用!#$%转炉冶炼&经炉外精炼后&浇铸成’($))*!++$))连铸坯&再经热连轧机组轧成!,-.))*!++$))的卷板"从现场连铸坯上取样进行热模拟实验&试样尺寸为/#))*!.))"采用012342%’!型金相显微镜观察金相组织&采用567’$$$89型透射电子显微镜进行电镜观察"透射电镜所用的金属样品的制备过程如下:由电火花切割成厚度为$-’))的薄片&再经机械法减薄到+$;)后&用电解双喷法获得厚度小于!$$<)的薄区"所用的电解液为+=高氯酸乙酸溶液&抛光电压+$>&电流#$)?"表!实验钢化学成分@=元素A B C D<E B0F>G C A H0C D20?I E J)A1K 含量@=$L$..$L’$!L+.$L$!,$L$$!’$L$,M$L$’M$L$’!$L!#$L!N$L’’$L$$M.$L$+’$L!#$L,$注:O J)PA QR D<QA H QA S T@’$QD2@!+Q>@!$QB C@($Q0C@.$Q+U V W1K PA QD<@.QR A S QD2Q>T@+QR0C QA H T@!+"’L’控轧控冷工艺热模拟实验为模拟实际热连轧机组控轧控冷工艺过程&在X I11F I1!+$$热模拟实验机上进行热模拟实验&在高温区采用三次高温变形&模拟热连轧机组的粗轧和精轧过程"选取不同的冷却速度进行快冷&并在一定的温度停止快冷&随后以$L+Y@Z的冷却速度缓慢冷却至($$Y后空冷至室温"研究其组织变化情况"热模拟实验方案见表’"表’热模拟实验方案样品号加热温度@YR时间@)C<T形变温度@YR形变量@=T冷却过程第一次第二次第三次冷却速度@Y[Z\!停止温度@Y!!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T’.$$’!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T!+.$$ (!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T($.$$ ,!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T’++$ +!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T!+++$ .!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T($++$ M!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T’+$$ #!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T!++$$ N!!+$R,T!!$$R,$T N$$R(+T#’$R($T($+$$(实验结果(L!光学显微镜下的微观组织光学显微镜下9M$管线钢典型的微观组织如图!所示"表现为多种类型组织混合存在"主要有多边形铁素体]块状铁素体]针状铁素体]粒状贝氏体和珠光体"对光学显微镜下的微观组织定量分析表明&冷却速度为’Y@Z时&组织中约有.$=多边形铁素体]’.-!=粒状贝氏体]!(-N=珠光体及微量的其它组织V冷却速度为!+Y@Z时&组织中约有’$=不规则块状铁素体]+$=针状铁素体]’+=粒状贝氏体及微量的其它组织"(L’透射电子显微镜下的微观组织透射电子显微镜下9M$管线钢在不同工艺制度下的微观组织如图’所示"可见&在透射电子显微镜下可以更仔细地区分各种组织"主要有:等轴铁素体R多边形铁素体T]不规则块状铁素体R或称准多边形铁素体T]板条形铁素体R针状铁素体T] D@?岛以及不规则奥氏体中温转变产物R或称为退化珠光体T等"(L(工艺参数对微观组织的影响从图’可见&工艺参数对微观组织的影响较大"终冷温度为.$$Y]冷却速度为’Y@Z的试样中&较多的是多边形铁素体和少量的不规则块状铁素体&针状铁素体较少R图’^T"同时还可见若干尺寸较大的方形析出物R!$$_’$$<)T"该类析出物为脱溶碳]氮化合物"图’F与图’J中等轴多边形铁素体较少或几乎未见&该类先形成的铁素体呈不规则形态&尺寸明显小于图’^试样中的铁素[‘‘[a鞍钢技术b’$$,年第+期图!光学显微镜下"#$管线钢的微观组织%&’冷却速度()*+,终冷温度--$).%/’冷却速度!-)*+,终冷温度--$)体0在冷却速度为!-)*+的试样中,针状铁素体比例增多,高密度位错存在于针状铁素体中%图(/’0冷却速度为1$)*+的试样中是以长度为!2 (34的针状铁素体为主的组织%图(5’0可见,热变形工艺相同,终冷温度为6$$)的上述三个试样随冷却速度的提高,组织中多边形铁素体减少,不规则块状铁素体和针状铁素体增加0终冷温度为--$),冷却速度分别为()*+7 !-)*+以及1$)*+试样的显微组织分别示于图(87图(97图(:0在冷却速度为()*+的试样中,等轴多边形铁素体尺寸不均匀,较大的直径约!$34,较小的约;340在铁素体中弥散分布细小的析出相,析出相尺寸为($<4左右,具有在位错处优先成核并与基体保持共格或半共格关系的特点%图(=’0在冷却速度为!-)*+和1$)*+的试样中,已出现不同程度的针状铁素体0后者试样中针状铁素体占主导,针状束的宽度明显小于前者0图(9中除了显示有宽度为!34以上的针状铁素体外,还有奥氏体中温分解的类珠光体产物,即在铁素体中的碳化物并不具有平行与平直的特点0该分解产物产生的原因不仅是由于低碳,同时也是由于控冷控轧的特点,也可称作退化型珠光体0图(透射电子显微镜下"#$管线钢的微观组织%&’冷却速度()*+,终冷温度6$$).%/’冷却速度!-)*+,终冷温度6$$).%5’冷却速度1$)*+,终冷温度6$$).%8’冷却速度()*+,终冷温度--$).%9’冷却速度!-)*+,终冷温度--$).%:’冷却速度1$)*+,终冷温度--$).%=’冷却速度()* +,终冷温度--$).%>’冷却速度()*+,终冷温度-$$).%?’冷却速度!-)*+,终冷温度-$$).%@’冷却速度1$)*+,终冷温度-$$)终冷温度为-$$),冷却速度分别为()*+7 !-)*+和1$)*+试样的显微组织分别示于图(>7ABCA王春明吴杏芳"#$管线钢微观组织分析图!"#图!$%冷却速度对显微组织的影响与前面两组规律完全一致%即随冷却速度的提高&多边形铁素体量减少&而针状铁素体量增加%这主要是由于热变形后加速冷却&使奥氏体向铁素体转变的温度降低&过冷度增加&从而增加了铁素体的形核率&细化铁素体组织%在抑制奥氏体向铁素体转变的过程中&增加了向贝氏体型相变的转变%从图!中还发现了呈现不规则形状的黑色块状组织&该类组织就是被称为’()岛的复相结构%’()岛的数量随冷却速度的提高而略有减少%*讨论*+,关于针状铁素体的概念如前所述&在光学显微镜下&针状铁素体管线钢的组织中含有多边形铁素体#块状铁素体#针状铁素体#粒状贝氏体和珠光体等几种组织%在透射电子显微镜下&组织中主要有典型的等轴铁素体#不规则块状铁素体-或称准多边形铁素体.#板条形针状铁素体#珠光体%文献中对管线钢中针状铁素体的定义一直不十分统一%/012345#67"89和/3:2437;5提出&’5<’0<=>针状铁素体钢的组织是以针状铁素体为基体&带有一定数量的岛状马氏体和渗碳体组织%还提出针状铁素体是连续冷却过程中形成的具有高的亚结构和位错密度的非等轴相&具有切变和扩散混合型相变机制&形成温度略高于贝氏体?!@%!A世纪B A年代初期&日本学者提出针状铁素体是指光学显微镜下观察到的各种不规则形状铁素体的混合组织&标以C D E F%国内对此也存在不同认识%有学者认为可将连续冷却过程中形成的准多边形铁素体#无原奥氏体晶界的贝氏体铁素体#粒状铁素体及’()组元归类到工程用针状铁素体组织的范畴%还有学者认为&应将管线钢的微观组织简化为铁素体和贝氏体两大类&而不一一区分各种铁素体&将板条形针状铁素体归为贝氏体&不规则块状铁素体归为铁素体&以方便工程分析应用?G@%这些观点在某些方面都有一定的道理&有待在实践中逐步统一%从我们的研究实验情况看&笔者认为工程用针状铁素体组织的界定除了/012345等人提出的特点外&还应突出两大特征&即在光学显微镜下的针状形态和在电子显微镜下的非等轴相%本研究在光学显微镜下观察到的针状铁素体即指这种针状形态非等轴相&这样对工程应用中的组织分析更为有利%本研究中典型的针状铁素体在电子显微镜下的形态呈条状&其内部存在亚结构及高密度的位错%*+!针状铁素体管线钢的最佳组织针状铁素体管线钢被称为第二代管线钢&比第一代的铁素体<珠光体管线钢具有多方面的优势%它的应力<应变曲线与传统的铁素体<珠光体管线钢曲线相比有很大区别&其特征是具有连续屈服现象%这一特性使其具有高的形变强化能力&从而可补偿和抵消因包申格效应所引起的强度损失%具有这一优良特性的原因&被归结于针状铁素体中存在高密度的可移动的位错&从而易于实现多滑移%此外&在焊接性能#耐腐蚀性能#低温韧性等方面&针状铁素体钢管线钢都显示出优良的性能%针状铁素体钢管线钢所具备的这些优良性能与其微观组织状况是密切相关的&或者说是由材料的热变形工艺和冷却制度所决定的%从管线钢的强化分析可知&其强化机制仍符合H;11<I4J9公式&即KL M NL A OL M9OL P9OL29OL89OL Q式中K LA RR铁素体基体强度SL M9RR固溶强化SL P9RR沉淀强化SL29RR位错强化SL89RR织构强化SL Q RR细晶强化%从中可见影响其屈服强度的主要因素有K细晶强化#位错强化#固溶强化和析出强化%针状铁素体管线钢以针状铁素体组织为特点&是当今高强韧性管线钢的理想组织之一%针状铁素体钢的优点是K靠氮化钛析出物和控制轧制来细化奥氏体晶粒&限制了魏氏组织和粗晶贝氏体的形成&使钢的韧性极高?*@%其中细晶强化项可表示为LQ NT: UV W,(!%对针状铁素体而言&它的典型微观形态是板条状的%强化项式中的晶粒直径V可用针状铁素体板条束尺寸表示%分析本实验数据&针状铁素体束尺寸V在X Y7左右-图,>.&比例系数T:取,X Z,[,\Z,=77W G(!之间?X@&估算L Q在!,G Z X*[ !X X Z B]’I;范围内%可见&针状铁素体组织的强化作用十分突出%因此对选择工艺参数而言&以追求针状铁素体比例最高和尺寸更细化为方向%从本文实验结果可知&实验钢最终形成的组织为多相U^_U‘鞍钢技术a!A A*年第X期混合组织!提高冷却速度和降低终冷温度有助于针状铁素体比例的提高"但事物不是绝对的!有文献认为!管线钢的针状铁素体比例不是越高越好!针状铁素体含量过高!将导致其冲击韧性下降"具有#$%针状铁素体组织的基体强韧性最好&’("从我们的实验看!很难达到这么高的比例"在工艺制度设计方面还有潜力可挖"$结论)*+,-.管线钢的微观组织表现为多种类型混合组织!主要有多边形铁素体/块状铁素体/针状铁素体/粒状贝氏体和珠光体"电子显微镜下还可以更仔细区分各种组织!并观察到012岛/退化珠光体等")3+各种类型组织的比例随热变形工艺的不同而变化"针状铁素体的比例随热变形后的冷却速度的提高和终冷温度的降低而提高"在实际工作中!应以追求针状铁素体比例最高和尺寸更细化为方向"参考文献*高惠临4管线钢组织性能焊接行为4西安5陕西科学技术出版社!*66$!7#8993:;<=>?@2A!0B C?<B D CEF42D B D G<H>I?>>B J?K L F2L J??<M N;>F B@?A B O?0;<P Q=?@G R S:;@J H B@B@TL J??<M N;>U H M H@=V B<W@=G M J>P2O SO<B D H J B;@!H L J H J?S;N S J C?S2>J S X?Y B?Z4W@5:<B R H[0;<P Q=?@G R :;R O H@P!*6-’!*97冯耀荣!柴慧芬!郭生武等4低碳超低碳微合金化管线钢显微组织的研究进展4材料导报!3..3!’!68*39徐勇!凌平!邓澄等4管线钢品种开发与生产技术4钢铁钒钛!*663!9!$$8’9$康永林!于浩!王克鲁等4:L A低碳钢薄板组织演变及强化机理研究4钢铁!3..7!*!3.83’’\4\H@H@]H4^:;@J>;<<?=X;<<B@T;N L J??<2@=L J>B O^4W@J?>@H J B;@H< 0?J H<M X?Y B?Z M!*6#*!_;49!*#$833.)编辑袁晓青+收稿日期‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘‘53..9a.-a7.)上接第3.页+线钢热轧卷板先后中标国内近*.条重点管线工程!尤其是独家中标全长约*’..]R的中国西南成品油管线工程"3..383..9年!鞍钢热轧带钢厂批量生产出)$b’8*3b$+R R c)6..8*9#.+R R cd高韧性管线钢,’.)F9*$/F9*$0e+热轧卷板约*’万J"根据各管线工程项目部的安排!鞍钢,’.)F9*$/ F9*$0e+管线钢热轧卷板发往中油和中石化有关骨干制管厂!制成)f9$-8f#*7+R Rc)$b’8 *3b$+R R c g规格的螺旋缝埋弧焊钢管!且,’. )F9*$/F9*$0e+管线钢钢管实物质量达到了h U e1\6-**b*a*666i/h U e1\6-**b3a*666i和h相应管道工程螺旋缝埋弧焊钢管技术规格书i的要求!并已成功应用于上述管道工程"$结语鞍钢j九五k和j十五k期间大规模技术改造的成功!大幅度提高了鞍钢冶炼a炉外精炼a连铸a轧钢综合技术水平和装备水平!产品的竞争力明显提高"3..3年!鞍钢高钢级管线钢热轧卷板开发取得了突破性进展!目前已逐渐形成,938,-.系列管线钢产品!先后批量生产,’.8,-.管线钢热轧卷板约7.万J!其实物质量达到国际同类产品的先进水平"鞍钢,’.热轧卷板采用:S0@S_Q S l系少珠光体钢设计!工艺采用纯净钢冶炼连铸技术和热机械轧制技术"其产品具有高强度/高韧性!尤其是具有良好的低温韧性和焊接性能!实物质量满足石油天然气输送管道用钢的使用要求!已成功应用于国内近*.条管线工程"参考文献*高惠临!董玉华等4管线钢的发展趋势与展望4焊管!*666!l33 )7+3F B GU G;m G H@!nH@TI G@R B@T!nH@To G Q B@40;>>B M B;@n e4A H M J H@=I G J G>?p?Y?<;O R?@J;N K L F2L J??<M4K L F2L J??<M q3...&:(4 e?B r B@T50?J H<<G>T B D H<W@=G M J>PA>?M M!3...!**8*672@J C;@PE4p?H>=;4铌在钢中物理冶金基本原理4铌s科学与技术!北京5冶金工业出版社!3..7!3-*87*7)编辑袁晓青+收稿日期53..9a.$a39stus王春明吴杏芳,-.管线钢微观组织分析。