控冷工艺下组织及M/A岛对管线钢韧性的影响

发布时间：2021-01-28 15:29

　　为了研究微观组织、M/A岛体积分数和长宽比对管线钢低温韧性的影响,用OM、SEM、EBSD和TEM等多尺度手段对材料进行了表征。结果表明,不同冷却速度工艺下均得到针状铁素体（AF）+准多边形铁素体（QF）+M/A岛+粒状贝氏体（GB）的组织结构。但随着冷却速度的增加,组织得到显著细化,有效晶粒尺寸由3.21降低到2.88μm。M/A岛体积分数从11.2%降低到5.8%,M/A岛长宽比也从3.5降低到1.2。在温度不低于-40℃时,随着有效晶粒尺寸减小和M/A岛尺寸、长宽比的减小,管线钢的低温韧性大幅提高。但在温度降低到-80～-60℃时,以马氏体为主的类圆形M/A岛易脆化断裂,造成材料在M/A岛体积分数最低和长宽比最低时冲击韧性出现最低值,管线钢的低温韧性与大角度晶界所占的百分比没有直接关系。针对试验用高强管线钢,在冷却速度为20℃/s、M/A岛体积分数为9.8%左右、长宽比为2.5时,材料具有韧性优异的综合性能。 

【文章来源】：钢铁. 2020,55(06)北大核心

【文章页数】：10 页

【部分图文】：

试验钢实际控轧控冷工艺

3种工艺下获得的试验钢金相显微组织如图2所示。由图2可知，冷却速度为10℃/s时，试验钢组织为针状铁素体（AF）+准多边形铁素体（QF)+M/A岛+少量的粒状贝氏体（GB);AF由高位错密度的平行排列的针状板条束构成，彼此交叉咬合的AF能有效增加裂纹扩展阻力，提高材料韧性[15]。QF边界呈锯齿状或波浪状，在母相晶界或晶内形成；细小的M/A岛以各种形状分布于原奥氏体晶粒内、晶界及板条界处；GB由切变和扩散两种方式形成，具有较高的位错密度。冷却速度增加到20特别是30℃/s时，组织由更细小的AF、QF、M/A岛及GB等混合组织构成，但显微组织明显细化，AF呈现出明显的板条特征。总之，虽然3种工艺获得的试验钢组织都是由AF、QF、M/A岛和GB构成，但是随着冷却速度增大，晶粒尺寸得到显著细化。图3所示为3种不同冷却工艺下试验钢的SEM形貌照片。SEM电镜下AF板条束呈暗灰色，QF呈灰黑色不连续的锯齿状，晶粒形状和尺寸不一，M/A岛以块状、尖角状等各种形态分布在铁素体边界和原奥氏体之间。冷却速度为10℃/s时，组织中的针状铁素体（AF）+多变形铁素体（QF）和马奥岛（M/A）组织晶粒尺寸都变大，多以块状或尖角状为主；当冷却速度增加到20℃/s时，组织明显细化，AF明显增多，QF明显减少，大块M/A岛也明显减少；当冷却速度增加到30℃/s时，AF呈现出比较明显的板条束特征，块状QF呈现出被压扁的痕迹，细小的类圆形M/A岛明显增多。

图3所示为3种不同冷却工艺下试验钢的SEM形貌照片。SEM电镜下AF板条束呈暗灰色，QF呈灰黑色不连续的锯齿状，晶粒形状和尺寸不一，M/A岛以块状、尖角状等各种形态分布在铁素体边界和原奥氏体之间。冷却速度为10℃/s时，组织中的针状铁素体（AF）+多变形铁素体（QF）和马奥岛（M/A）组织晶粒尺寸都变大，多以块状或尖角状为主；当冷却速度增加到20℃/s时，组织明显细化，AF明显增多，QF明显减少，大块M/A岛也明显减少；当冷却速度增加到30℃/s时，AF呈现出比较明显的板条束特征，块状QF呈现出被压扁的痕迹，细小的类圆形M/A岛明显增多。不同冷却工艺下试验钢经Lepera腐蚀后的形貌如图4所示。M/A岛呈白亮色。冷却速度为10℃/s时，有大量的块状或长条状的M/A岛，尺寸粗大，局部呈长链条状；冷却速度为20℃/s时，块状或长条状M/A岛减少，链条状M/A岛消失，M/A岛尺寸细化，分布均匀、弥散；冷却速度为30℃/s时，M/A岛数量进一步减少，以类圆球状为主。这说明适当增加冷却速度可以通过减少M/A岛数量、改变其形状和弥散分布程度来影响材料性能。对3种工艺下的M/A岛进行统计，确定其体积分数、形状和尺寸，结果见表2。可见冷却速度为10、20和30℃/s时，M/A岛体积分数分别为11.2%、9.8%及5.3%，长宽比分别为3.2、2.5和1.2；随着冷却速度的增加，M/A岛体积分数不断减少，长宽比减小。

【参考文献】：
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本文编号：3005235