姜育男
【摘 要】借助Gleeble-2000熱模擬試驗(yàn)機(jī),測(cè)試不同應(yīng)變條件下X70管線鋼的CCT曲線,結(jié)果表明,隨著應(yīng)變的增加,鐵素體區(qū)域擴(kuò)大,貝氏體臨界轉(zhuǎn)變冷卻速率增加,即增加應(yīng)變有利于獲得鐵素體,但是對(duì)貝氏體轉(zhuǎn)變不利。依據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)的X70管線鋼工藝進(jìn)行調(diào)整,改變精軋應(yīng)變,其他工藝保持不變。對(duì)不同精軋應(yīng)變工藝的試驗(yàn)鋼取樣分析發(fā)現(xiàn),精軋應(yīng)變?cè)黾?,?duì)提高X70管線鋼的抗拉強(qiáng)度有利,但對(duì)韌性具有不利影響。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn),精軋應(yīng)變?cè)黾?,?dǎo)致X70管線鋼有效晶粒尺寸減小,對(duì)提高管線鋼抗拉強(qiáng)度有利。但因應(yīng)變?cè)黾咏M織中鐵素體比例增加,具有良好韌性特征的貝氏體含量降低,因此,最終導(dǎo)致管線鋼韌性反而下降。為了獲得理想性能,管線鋼生產(chǎn)過(guò)程中精軋應(yīng)變的控制需要進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。
【關(guān)鍵詞】管線鋼 組織 沖擊韌性
1 引言
管線鋼是最典型的微合金鋼,成分設(shè)計(jì)過(guò)程中需條件Si、Cr、Mn、Ni等合金元素。此外,還需要添加微量的Nb、V、Ti等碳氮物形成元素。軋制過(guò)程需要采用控制軋制和控制冷卻技術(shù)相結(jié)合(TMCP)的工藝進(jìn)行生產(chǎn)。大部分學(xué)者對(duì)于微合金作用以及高溫軋制以及Tnr溫度研究較多,對(duì)于精軋應(yīng)變的研究相對(duì)較少[1-4]。但生產(chǎn)發(fā)現(xiàn),精軋應(yīng)變對(duì)管線鋼組織和性能影響也比較大,本研究對(duì)X70管線鋼精軋應(yīng)變對(duì)性能的影響進(jìn)行分析。
2 試樣制備與實(shí)驗(yàn)方法
本實(shí)驗(yàn)所選用試驗(yàn)鋼為現(xiàn)場(chǎng)冶煉生產(chǎn)的X70管線鋼,經(jīng)鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉后,通過(guò)連鑄生產(chǎn)獲得鑄坯。再經(jīng)過(guò)二次加熱采用熱連軋機(jī)組進(jìn)行生產(chǎn),化學(xué)成分如表1所示。
試驗(yàn)鋼取自熱連軋后鋼板,加工成樣品后,采用Gleeble-2000熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)進(jìn)行單向壓縮連續(xù)冷卻實(shí)驗(yàn),將試樣加熱到1200℃,均熱保溫3min,以20℃/s的冷卻速率冷至900℃后,進(jìn)行變形20%和不變形2種工藝處理,然后再以0.5~15℃/s不同冷卻速率冷卻到200℃,測(cè)定膨脹曲線,結(jié)合金相分析匯總CCT曲線如圖1所示。
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整,具體工藝如圖2所示。熱連軋后取樣分別依據(jù)國(guó)標(biāo)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試,其中強(qiáng)度為室溫測(cè)試結(jié)果,韌性為-30℃測(cè)試結(jié)果,結(jié)果如表2所示。
3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論
3.1 熱模擬結(jié)果分析
不同應(yīng)變條件下,X70管線鋼的CCT曲線如圖1所示。對(duì)比發(fā)現(xiàn),相變前應(yīng)變?cè)黾樱欣阼F素體轉(zhuǎn)變,與沒(méi)有應(yīng)變條件相比,采用0.2應(yīng)變的X70管線鋼組織中,鐵素體相變區(qū)域明顯增加,貝氏體轉(zhuǎn)變臨界冷速3℃/s增加至5℃/s。分析認(rèn)為,鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散型相變,增加的應(yīng)變累計(jì)為相變提供了驅(qū)動(dòng)力,因此,更有利于形成鐵素體。
3.2 現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)結(jié)果分析
根據(jù)實(shí)驗(yàn)室研究結(jié)果,現(xiàn)場(chǎng)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整,具體工藝如圖2所示。精軋累積應(yīng)變分別為0.70和0.75,其他工藝保持同一水平。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示,增加精軋累積應(yīng)變后,管線鋼抗拉強(qiáng)度明顯增加,韌性和塑性指標(biāo)卻呈現(xiàn)降低趨勢(shì)。組織分析表明,精軋應(yīng)變減少后組織中貝氏體含量增加,晶粒尺寸略有增加,但組織混亂程度增加,對(duì)裂紋擴(kuò)展阻礙作用增強(qiáng),這是提高其韌性和塑性的主要因素。
精軋應(yīng)變?cè)黾荧@得了更加細(xì)小的組織,因此,對(duì)提高X70管線鋼強(qiáng)度有利,但卻因鐵素體含量增加,裂紋在單一組織中擴(kuò)展更容易,反而導(dǎo)致塑性和韌性的降低。
管線鋼需要綜合考慮強(qiáng)度和韌性。其中韌性是管線鋼最重要的力學(xué)指標(biāo),因此,實(shí)際生產(chǎn)X70管線鋼針對(duì)不同規(guī)格、不同要求,應(yīng)該對(duì)精軋應(yīng)變進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整,以獲得最佳性能。
4 結(jié)語(yǔ)
(1)相變前累積應(yīng)變對(duì)X70管線鋼相變和組織有明顯影響。隨著應(yīng)變的增加,鐵素體轉(zhuǎn)變區(qū)域擴(kuò)張,貝氏體臨界轉(zhuǎn)變冷速增加;(2)精軋應(yīng)變對(duì)管線鋼力學(xué)性能影響明顯,累積應(yīng)變?cè)黾樱欣谔岣吖芫€鋼強(qiáng)度,但對(duì)管線鋼韌性和塑性不利;(3)精軋應(yīng)變?cè)黾佑欣讷@得細(xì)小的鐵素體為主的組織。適當(dāng)降低精軋應(yīng)變,可以獲得更加復(fù)雜的鐵素體+貝氏體混合組織,這種組織具有較強(qiáng)的抑制裂紋擴(kuò)展能力,有利于改善管線鋼的韌性;(4)針對(duì)不同規(guī)格的管線鋼生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)軋制工藝應(yīng)進(jìn)行調(diào)整,以發(fā)揮組織控制的最有效有途徑。
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