高强度管线钢的连续冷却转变研究

发布时间：2020-07-16 14:35

【摘要】： 我国对石油产品的需求已经成为限制发展的瓶颈，从边远地区寻找并开发天然气势在必行。如何经济地解决将所开发的天然气长途输送到我国东部沿海人烟稠密的经济发达地区已经成为需要解决的急迫问题。其中，高性能管线钢是解决问题的关键。现代生产高性能输气输油管线钢的技术是以获得高强高韧组织为目标。高强度管线钢的开发就是通过对管线钢的微观组织进行优化来得到高强高韧的下贝氏体组织，而优化管线钢的化学成分、热加工工艺和显微组织等是关键因素。本文主要研究在管线钢中添加不同Mo、B含量以及控制冷却速度实现管线钢的组织优化。用Formast-F热膨胀仪测定了实验钢的连续冷却转变曲线，用金相显微镜观察了金相组织，分析了微合金钢中Mo、B对连续冷却转变的影响规律；利用透射电镜和能谱分析，研究了实验钢中Nb、V、Ti等微合金元素的析出规律；通过测定连续冷却转变后实验钢的显微硬度值，分析了Mo、B以及微合金元素的析出行为对实验钢性能的影响，从而为发展X120级超高强度管线钢提供理论依据。研究表明：添加Mo能够强烈抑制先共析铁素体和粒状贝氏体的形成，扩大形成下贝氏体的冷却速度范围；添加0.3％Mo元素能够最有效的细化晶粒，使试样的显微硬度值达到一个最佳值，Mo-B共同作用有利于提高管线钢的淬透性，从而提高力学性能，其联合作用大于二者单独作用之和，且Mo含量为0.3％、B含量为15ppm时最佳；析出相的大小和成分与实验钢中Mo含量有着密切的关系，其中不含Mo的试验钢中的析出相尺寸为100nm；含0.3％Mo的试验钢中的析出相尺寸为40nm；含0.5％Mo的试验钢中的析出相尺寸为70nm。
【学位授予单位】：南京理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TG142.15
【图文】：

照片,贝氏体,照片,下贝氏体

(6)下贝氏体(LB)该组织具有很高位错密度，极细化的晶粒，良好的塑性和韧性。组织特征为板条铁素体基体上平行分布着一些碳化物。图1.1为下贝氏体的透射电镜照片。图1.1一卜贝氏体的透射照片 Fig1.1Mierostruetureofdownbainite包含渗碳体的奥氏体分解产物一般被归类为珠光体(P)、退化的珠光体(P’)和“经典的”贝氏体。为了区分传统的上贝氏体(UB)和下贝氏体(LB)，由欧姆里等人提出的这种分类体系仍然被采纳I’“]。由Bramfitt和speer提出的贝氏体分类体系在日本没有被采用，原因是其定义太宽泛，不能够区分低碳、超低碳微合金化钢在控轧控冷条件下所能观察到的所有铁素体的微观形态。现在的研究工作中，常常把标有BF的贝氏体铁素体称为“针状铁素体”。然而继续使用这一术语，就容易引起混淆。此外针状铁素体在焊接文献中经

微合金元素,沉淀强化,效应,沉淀析出

沉淀析出强化效果与沉淀质点的尺寸成反比，与沉淀质点的体积分数的平方根成正比。在管线钢中微合金元素Nb、V、Ti沉淀析出强化效果与其沉淀相尺寸和体积分数的这种关系如图1.2所示124】。△6。二，5鲤丝，f，‘，。(二 )(1.1)72汀J“r一‘b‘式中△氏—沉淀析出强化引起的屈服强度增量f—沉淀析出质点体积分数r—-沉淀析出质点半径协—切变模量b—柏氏矢量的模

热轧带钢,屈服强度,沉淀析出

常只能部分得以利用，并且事实上很难普遍有效地定量给出，因为微合金元素除了产生沉淀析出强化作用外，对晶粒细化也起到了重要的作用。微合金元素在控制轧制状态下可有效地延缓奥氏体再结晶，细化效果按Nb、Ti、V顺序依次降低。图1.3有代表性地给出了Nb、Ti、V在热轧带钢中的强化效果。在当前冶金生产条件下，适当控制微合金碳氮化物的沉淀析出过程，可获得snln甚至Inln左右的沉淀析出相质点，由此可得到150一450MPa的沉淀析出强化增量[25l，因而沉淀析出强化是管线钢最有效的一种强化方式。—— VVV-----一下iii NNNbbb.坦占侧裘卜出叹咽0刀00刀 20040心60乃 8ojQ0.120.14Nb.丁itv含量，%图1.3含0.1%C、1.0%Mn、0.3%si的热轧带钢屈服强度的提高 F191.3ImProvementofyieldstressofhotrollsteel

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