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X100管线弯管的组织—性能研究

赵春  
【摘要】: 本文采用热模拟技术、力学性能测试手段和显微分析方法,建立了X100管线钢的CCT曲线,对X100管线钢在弯管制造过程中的相变规律、强韧性特征和组织结构的变化规律进行了系统的研究。 相变规律的实验结果表明,当冷却速度低于0.2℃/s时,实验钢X100的组织类型以PF为主。在0.5~10℃/s的冷却速度范围,实验钢X100的主体组织为QF+GF。当冷却速度大于20℃/s,实验钢X100以BF为主。大于50℃/s的冷却速度,实验钢X100形成LM。 通过正交实验,优化选择了X100管线钢弯管的热加工工艺参数范围,为进一步研究奠定了基础。 研究表明,随加热温度的升高,X100弯管的强度升高而韧性下降。在950℃~1050℃的加热温度范围内,实验钢X100的晶粒细小,组织形态为BF+GF,可获得优良的强韧水平;当加热温度大于1050℃时,X100的晶粒粗大,韧性下降;加热温度处于A_(c1)~A_(c3)两相区时,由于PF的形成,材料的强度下降。 实验结果表明,随冷却速度的增加,X100弯管的强度水平增加。水冷时,实验钢X100可获得BF+AF组织,多位向分布的致密BF和细小的有效晶粒等组织结构特征赋予了X100优良的强韧特性;空气冷却促使QF形成,盐水冷却形成淬硬组织,均有可能使X100强韧性降低。 研究表明,500℃~550℃范围的回火温度可使实验钢X100有较好的强韧配合。通过回火过程中的工艺优化,直管段的强韧性可高于母材,弯管段的强韧性可相当于母材。在回火过程中,微合金元素的碳、氮化物的沉淀析出和部分再结晶细化等组织因素有利于材料强度的提高;位错亚结构的变化和M-A组元的分解等组织因素有利于材料韧性的提高。 研究发现,随着预应变量的增大和应变时效温度的升高,实验钢X100的强度和硬度增加,塑性和韧性下降,屈强比升高,形变强化指数和硬化能力降低。


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