X60和X100钢显微组织与HIC性能的关系

发布时间：2019-10-13 03:21

【摘要】：采用NACE标准对X60和X100两种管线钢进行氢致开裂(HIC)试验,并通过金相显微镜和扫描电镜观察显微组织及夹杂物对两种管线钢氢致开裂性能的影响。结果表明,与X60钢相比,X100钢对HIC更为敏感,其裂纹数量远多于X60钢。X60钢在珠光体/铁素体界面上形成细裂纹,在铁的碳化物和Al-O-Ti夹杂物处形成粗裂纹。X100钢在贝氏体组织上形成细裂纹,在贝氏体组织和夹杂物的共同作用下形成粗裂纹。由于X100钢晶粒尺寸小,由夹杂物作为氢陷阱形成的粗裂纹宽度远小于X60钢中的。除了铁的碳化物和钙化的Al-O-Ti夹杂物,X100钢裂纹中出现更加复杂的Mn-Ca-Mg-Si-O-S多元素复合夹杂,钼元素的富集物对裂纹的扩展影响不显著。
【图文】：

ｒＣＴ（裂纹厚度比）和ｒＣＳ（裂纹敏感比），见式（１）～（３）。统计结束后，再将试样重新抛光浸蚀，在ＭＶ６０００型金相显微镜和ＪＳＭ－６５１０Ａ型扫描电镜下观察其显微组织及裂纹形貌。ｒＣＬ＝∑ａＷ×１００％（１）ｒＣＴ＝∑ｂＴ×１００％（２）ｒＣＳ＝∑（ａ×ｂ）（Ｗ×Ｔ）×１００％（３）式中：ａ为裂纹长度；ｂ为裂纹厚度；Ｗ为试样宽度；Ｔ为试样厚度。２结果与讨论２．１显微组织图１为Ｘ６０和Ｘ１００两种管线钢的显微组织。由图１可见，Ｘ６０钢由多边形铁素体和珠光体组成。多边形铁素体晶粒沿轧制方向拉长，晶粒大小不均匀，尺寸分布在４～２０μｍ范围内，，珠光体分布在多边形铁素体晶界上。Ｘ１００钢由粒状贝氏体及针状（ａ）Ｘ９０（ｂ）Ｘ１００图１试验用Ｘ６０（ａ）和Ｘ１００（ｂ）管线钢显微组织Ｆｉｇ．１ＭｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＸ６０（ａ）ａｎｄＸ１００（ｂ）ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ铁素体构成。贝氏体在铁素体的周围分割铁素体，从而细化铁素体的晶粒，晶粒尺寸约为２μｍ。２．２腐蚀形貌和ＨＩＣ敏感性图２为氢致开裂试验后两种管线钢的宏观形貌。由图２可见，Ｘ６０钢表面并没有出现明显的鼓泡，Ｘ１００钢试样出现了大片的塑性变形区和明显的鼓泡，鼓泡数量达到１１个，且尺寸较大，甚至出现了小鼓泡连接形成大鼓泡的现象，尺寸在１．７～７．８ｍｍ。（ａ）Ｘ９０（ｂ）Ｘ１００图２Ｘ６０（ａ）和Ｘ１００（ｂ）管

）ａｎｄＸ１００（ｂ）ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ铁素体构成。贝氏体在铁素体的周围分割铁素体，从而细化铁素体的晶粒，晶粒尺寸约为２μｍ。２．２腐蚀形貌和ＨＩＣ敏感性图２为氢致开裂试验后两种管线钢的宏观形貌。由图２可见，Ｘ６０钢表面并没有出现明显的鼓泡，Ｘ１００钢试样出现了大片的塑性变形区和明显的鼓泡，鼓泡数量达到１１个，且尺寸较大，甚至出现了小鼓泡连接形成大鼓泡的现象，尺寸在１．７～７．８ｍｍ。（ａ）Ｘ９０（ｂ）Ｘ１００图２Ｘ６０（ａ）和Ｘ１００（ｂ）管线钢ＨＩＣ宏观腐蚀形貌Ｆｉｇ．２ＭａｃｒｏｓｃｏｐｉｃｍｏｒｐｈｏｌｏｇｙａｆｔｅｒＨＩＣｔｅｓｔｉｎｇｆｏｒＸ６０（ａ）ａｎｄＸ１００（ｂ）ｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ表２为两种管线钢的裂纹长度比、裂纹厚度比和裂纹敏感比。根据ＧＢ／Ｔ９７１１．３－２００５标准规定，当ｒＣＬ≤１５％，ｒＣＴ≤５％，ｒＣＳ≤２．０％时，认为测试材料对ＨＩＣ不敏感。可见，Ｘ６０钢的三组裂纹指标·１１３３·卢宋乐等：Ｘ６０和Ｘ１００钢显微组织与ＨＩＣ性能的关系
【作者单位】： 北京科技大学新材料技术研究院;北京科技大学材料物理与化学系;
【基金】：科技支撑计划课题(2011BAE25B03)
【分类号】：TG142.1

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本文编号：2548443