·22· 北京科技大学学报 第34卷 文研究了4炉HCM2S钢连铸管坯及由上述管坯生 见表1，其合金元素含量变化较小，1"钢氮含量最 产出的不同状态钢管的微观金相组织，结合力学性 高，2"和3钢氮含量较低（≤71×10-6），4"钢增加了 能、电镜观察和能谱分析，确定氮和氧含量对 质量分数为0.04%的钛元素.采用电炉初炼+钢包 HCM2S钢组织和性能的影响规律. 精炼+真空脱气工艺炼钢，经全水平连铸而成b140 mm连铸管坯.管坯经两辊斜轧穿孔+六机架限动 1试验原料与方法 芯棒连轧+二十四机架张力剪径成型为Φ70mm×6 1.1试验材料 mm钢管.热轧钢管经正火+回火热处理后成为成 试验材料取自4炉HCM2S钢连铸管坯及由上 品，热处理工艺如下：1060℃下保温30min后出炉 述管坯生产出的不同状态钢管.4炉钢的熔炼成分 空冷正火，正火后780℃下保温60min进行回火. 表1试验材料的化学成分（质量分数） Table 1 Chemical compositions of the experimental material % 编号 C Mn Cr Mo Nb 0 N 1 0.08 0.47 0.31 2.35 0.17 0.24 0.05 0.004 1.57 0.0025 0.0113 2# 0.07 0.43 0.33 2.36 0.19 0.25 0.06 0.005 1.62 0.0049 0.0066 3# 0.09 0.47 0.34 2.36 0.17 0.29 0.05 0.005 1.58 0.0029 0.0071 4# 0.08 0.46 0.35 2.37 0.15 0.25 0.06 0.005 1.61 0.04 0.0014 0.0108 1.2试验方法 度不满足标准要求，其余炉次钢管的屈服强度、抗拉 使用德国OBLF QFN750直读光谱仪测试4炉 强度和伸长率均满足标准要求. 钢的化学成分，其中氮和氧含量使用LEC0EF-4O0 表2热处理后钢管的力学性能 氧氮气体分析仪进行分析.取连铸管坯、热轧态钢 Table 2 Mechanical properties of the steel tubes after normalizing and 管和正火态钢管的金相试样经过粗磨、细磨和抛光 tempering 后，使用体积分数为4%的硝酸酒精溶液腐蚀，在 编号 屈服强度MPa抗拉强度/MPa拉伸率/% ZISS Axio Imager..M1m型光学显微镜下进行金相组 1# 349 534 34 织观察.将经过正火+回火热处理后的成品钢管加 2# 483 566 27 工成220mm×19mm条状试样，使用电液伺服万能 3# 475 560 28 试验机进行拉伸试验.在连铸管坯上取横向冲击试 4# 513 606 27 样，使用JSM6490LA型扫描电子显微镜对冲断后 ASME SA-213 ≥400 ≥510 ≥20 的断口进行扫描电镜观察和能谱分析. 2试验结果与分析 2.2金相组织观察 对4炉HCM2S钢的连铸管坯、热轧态钢管和正 2.1力学性能测试 火态钢管进行金相组织观察.图1(a)为1”连铸管 成品钢管的力学性能如表2所示.1钢屈服强 坯的金相组织，其中白色是由管坯外表面向心部延 (a% 400m 4004m 图1管坯金相组织.(a)1:(b)2 Fig.1 Metallurgical microstructures of billets:(a)1*;(b)2北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 文研究了 4 炉 HCM2S 钢连铸管坯及由上述管坯生 产出的不同状态钢管的微观金相组织，结合力学性 能、电镜观察和能谱分析，确定氮和氧含量对 HCM2S 钢组织和性能的影响规律． 1 试验原料与方法 1. 1 试验材料 试验材料取自 4 炉 HCM2S 钢连铸管坯及由上 述管坯生产出的不同状态钢管． 4 炉钢的熔炼成分 见表 1，其合金元素含量变化较小，1# 钢氮含量最 高，2# 和 3# 钢氮含量较低( ≤71 × 10 － 6 ) ，4# 钢增加了 质量分数为 0. 04% 的钛元素． 采用电炉初炼 + 钢包 精炼 + 真空脱气工艺炼钢，经全水平连铸而成 140 mm 连铸管坯． 管坯经两辊斜轧穿孔 + 六机架限动 芯棒连轧 + 二十四机架张力剪径成型为 70 mm × 6 mm 钢管． 热轧钢管经正火 + 回火热处理后成为成 品，热处理工艺如下: 1 060 ℃ 下保温 30 min 后出炉 空冷正火，正火后 780 ℃下保温 60 min 进行回火． 表 1 试验材料的化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical compositions of the experimental material % 编号 C Mn Si Cr Mo V Nb B W Ti O N 1# 0. 08 0. 47 0. 31 2. 35 0. 17 0. 24 0. 05 0. 004 1. 57 ― 0. 002 5 0. 011 3 2# 0. 07 0. 43 0. 33 2. 36 0. 19 0. 25 0. 06 0. 005 1. 62 ― 0. 004 9 0. 006 6 3# 0. 09 0. 47 0. 34 2. 36 0. 17 0. 29 0. 05 0. 005 1. 58 ― 0. 002 9 0. 007 1 4# 0. 08 0. 46 0. 35 2. 37 0. 15 0. 25 0. 06 0. 005 1. 61 0. 04 0. 001 4 0. 010 8 1. 2 试验方法 使用德国 OBLF QFN750 直读光谱仪测试 4 炉 钢的化学成分，其中氮和氧含量使用 LECO EF--400 氧氮气体分析仪进行分析． 取连铸管坯、热轧态钢 管和正火态钢管的金相试样经过粗磨、细磨和抛光 后，使用体积分数为 4% 的硝酸酒精溶液腐蚀，在 ZISS Axio Imager. M1m 型光学显微镜下进行金相组 织观察． 将经过正火 + 回火热处理后的成品钢管加 工成 220 mm × 19 mm 条状试样，使用电液伺服万能 试验机进行拉伸试验． 在连铸管坯上取横向冲击试 样，使用 JSM 6490LA 型扫描电子显微镜对冲断后 的断口进行扫描电镜观察和能谱分析． 图 1 管坯金相组织 . ( a) 1# ; ( b) 2# Fig． 1 Metallurgical microstructures of billets: ( a) 1# ; ( b) 2# 2 试验结果与分析 2. 1 力学性能测试 成品钢管的力学性能如表 2 所示． 1# 钢屈服强 度不满足标准要求，其余炉次钢管的屈服强度、抗拉 强度和伸长率均满足标准要求． 表 2 热处理后钢管的力学性能 Table 2 Mechanical properties of the steel tubes after normalizing and tempering 编号 屈服强度/MPa 抗拉强度/MPa 拉伸率/% 1# 349 534 34 2# 483 566 27 3# 475 560 28 4# 513 606 27 ASME SA--213 ≥400 ≥510 ≥20 2. 2 金相组织观察 对 4 炉 HCM2S 钢的连铸管坯、热轧态钢管和正 火态钢管进行金相组织观察． 图 1( a) 为 1# 连铸管 坯的金相组织，其中白色是由管坯外表面向心部延 ·22·