高钢级管线钢的组织和力学性能.

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焊管

2008年3月

50.8

rlLrn,X70钢试样为API SPEC 5L标准所要求

的板状试样,按ASTM A37022002标准规定,在MTS810215自动拉伸试验机上进行。

对于夏比V形缺口冲击试样,X80钢在钢板中间厚度处取样,X100钢在钢板表面2mm下取样,分别在0℃,一18℃,一20℃和一38℃下进行.冲击试验。

2试验结果

2.1力学性能

拉伸试验结果(见表2表明,对于三种试验用钢,随着管线钢级别的提高,其硬度和强度都有较大的提高,延伸率下降较小,屈强比略有升高。

夏比冲击试验表明,X100钢即使在更低的温度下

表2试验钢的力学性能

仍然比X80钢有更高的冲击吸收功。落锤撕裂试验表明,三种管线钢的DwTr 剪切面积高达100%,在所测试温度下都满足API SPEC

5L标准的“Battelle

85pet

SA”要求,具有良好的低温韧性。

2.2显微组织

如图l所示,X70级管线钢的显微组织为针

状铁素体;X80级管线钢的显微组织为多边形铁素体、针状铁素体和贝氏体双相组织;X100级管

线钢的显微组织为粒状贝氏体和上贝氏体组织。

并且可以发现X80钢中的针状铁素体要比x70

钢中的铁素体细小得多,而X100钢的整个组织

都得到了有效的细化。

图1三种试验管线钢显微组织

如图2所示,用扫描电镜能更清楚地看到,X70级管线钢组织主要由形状不规则的针状铁素

体组成;X80级管线钢组织则是由大块状的多边形铁素体、不规则的针状铁素体和片条状的贝氏

体组成;X100级管线钢是由片条状十分明显的上贝氏体和粒状贝氏体组成。多边形铁素体呈多边形状或板条状均匀分布,板条束组织较细,晶界清晰;针状铁素体呈不规则非多边形状,晶粒间界模糊,没有“完整”的连续的晶界,粒度参差不一,晶

粒间和晶内分布着极细小的小岛,从晶粒中隐约

可观察到由浮凸和析出相所勾勒出的亚晶条纹。

连续冷却过程中,在较低温度下粒状贝氏体由铁素体+岛状物(M/A组成,如图

2(c所示。

(cX100钢

TEM观察表明,X70级管线钢的针状铁素体组织位错密度较低,亚晶粒晶畴尺寸较大,基体中存在少量夹杂和析出物。和贝氏体相比,多边形

铁素体和针状铁素体形成温度较高,尺寸较大,亚

结构较少。通过透射电镜对位错形态进行了观察,三个级别管线钢的位错形态有较大差异,X70钢位错密度最低(见图3(a和图3(b;X80钢位错密度较高,未见亚结构的趋势(见图3(c和图3(d;X100钢的位错缠结在・起,形成了较明显的胞状结构(见图3(e和图(f。

TEM照片中,铁素体组织较明亮,位锗密度较

低,而贝氏体组织位错密度较高,颜色更深。图3

(e显示的是一个厚度约为200

nm的贝氏体板条,

第31卷第2期

陶鹏等:高钢级管线钢的组织和力学性能

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其周围有较多的位错缠结。图3(f中,在X100级管线钢中形成了位错胞,强烈地钉扎着晶界,同时这种胞状结构可以看成是对晶粒的进一步细化。

2.3

EBSP分析结果

相对于TEM,EBSP技术具有可以对更大面

积的样品区域进行统计分析的优势,同时又拥有透射电镜微区分析的功能特点。图4为3种管线钢的微观组织结构形貌,对其晶畴的界定是和相邻晶畴的晶体位向大于15度,明显可见X100级管线钢晶畴尺寸最小,而X70级最大。

(aX70钢(bXS0钢(cX100钢图2管线钢SEM图片

图3管线钢TEM图片

(bX80fH

图4管线钢组织位向图谱

高钢级管线钢的组织和力学性能作者：作者单位：陶鹏，张弛，杨志刚，Yoshio Terada， Naoki Doi， Masahiko Murata， TAO Peng， ZHANG Chi， YANG

Zhi-gang， Yoshio Terada， Naoki Doi， Masahiko Murata 陶鹏,张弛,杨志刚,TAO Peng,ZHANG Chi,YANG Zhi-gang(清华大学,材料科学与工程系,北京 ,100084，Yoshio Terada,Naoki Doi,Masahiko Murata,Yoshio Terada,Naoki Doi,Masahiko Murata(日本新日铁钢铁公司,东京,100-8071 焊管 WELDED PIPE AND TUBE 2008,31(2 3次刊名：英文刊名：年，卷(期：被引用次数：参考文献(8条

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