稀土对X80管线钢拉伸性能与组织变化的研究

发布时间：2017-11-10 13:32

本文关键词：稀土对X80管线钢拉伸性能与组织变化的研究

【摘要】：稀土在钢中的固溶度极低，当固溶量有微小的变化时，钢中的组织性能就会有明显的变化。同时，稀土元素的加入将影响微合金元素在钢中的溶解、析出，并影响钢的再结晶及相变行为等，从而影响其力学性能。本文以X80管线钢为研究对象，在标准拉伸的实验条件下，系统分析了稀土对X80管线钢显微组织、拉伸性能、微观取向的影响。采用光学显微镜（OM）与扫描电子显微镜（SEM），研究了稀土对实验钢在拉伸条件下断口沿着板厚方向的组织变化情况；结合拉伸性能检测结果，利用ANSYS软件描述了稀土对管线钢拉伸性能的影响特点；借助电子背散射衍射技术（EBSD），，测定拉伸断口的宏观织构组成，分析了稀土对X80管线钢断口显微组织、宏观织构、微观取向与高级别管线钢力学性能的关系，为研究高级别管线钢的断裂行为和工程应用提供理论与实验依据。显微组织观察显示，添加稀土元素之后，X80管线钢轧态的显微组织由等轴状铁素体组织转变为细小均匀分布的条片状贝氏体组织，且组织明显细化，Image-Proplus统计结果显示，晶粒由13.26μm细化至12.94μm。结合拉伸实验数据可知，加入稀土元素可以显著提高X80管线钢力学性能，抗拉强度达到了734MPa，比未添加稀土的合金提高了近13%。通过ANSYS软件模拟可知，等效应力平缓下降的距离由2.31mm上升至2.45mm，随着距离的增加，等效应力逐步减小，且在断口位置中心附近的最大等效应变分别为0.834263、1.02744。裂纹观察发现，加入稀土元素后裂纹扩展边缘呈现锯齿状，路径改变明显；断口分析表明，稀土的加入能够改善管线钢的断口形貌，使韧窝更加均匀细小；对韧窝进行模拟测量分析表明，加入稀土之后的韧窝尺寸为0.453μm，小于未加稀土的0.836μm。在轧制之后，钢中的析出相以Nb(C,N)、TiN、Fe3N、(TiV)(C,N)为主，并在添加稀土元素之后Nb(C,N)出现强峰。 EBSD微区分析表明，添加稀土之后，{112}110织构从未添加稀土的2.61%升至23.8%，这对于提高X80管线钢韧性的是有利的；添加稀土之后管线钢内部小角度晶界数量增加，在裂纹扩展时起到阻碍作用；同时，低能重位点阵数量增加，能够减少或者避免裂纹的产生；此外，添加稀土使管线钢的有效晶粒尺寸由5.097μm减小到3.0053μm。
【学位授予单位】：内蒙古科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TG142.1

【参考文献】

中国期刊全文数据库前10条

1 辛明德;吉泽升;;稀土元素在铸造镁合金中应用的研究现状及其发展趋势[J];中国稀土学报;2010年06期

2 李春龙;稀土在钢中的应用及需注意的一些问题[J];稀土;2001年04期

3 林勤,宋波,郭兴敏,张梅;钢中稀土微合金化作用与应用前景[J];稀土;2001年04期

4 王龙妹,杜挺,卢先利,乐可襄;微量稀土元素在钢中的作用机理及应用研究[J];稀土;2001年04期

5 姜茂发,王荣,李春龙;钢中稀土与铌、钒、钛等微合金元素的相互作用[J];稀土;2003年05期

6 王龙妹,兰德年,岳丽杰;稀土元素在高强韧钢中的作用及应用前景[J];稀土;2003年05期

7 刘承军;方磊;黄桂斌;王云盛;陈建军;李春龙;姜茂发;;高碳稀土钢的微观组织[J];稀土;2008年01期

8 刘宏亮;刘承军;王云盛;李春龙;姜茂发;;稀土管线钢轧制工艺的模型研究[J];稀土;2011年03期

9 刘宏亮;刘承军;王云盛;李春龙;姜茂发;;稀土对X80管线钢中铌元素赋存状态的影响[J];稀土;2011年05期

10 李春龙;;稀土在钢中应用与研究新进展[J];稀土;2013年03期