D0I:10.13374/i.issnl00It03.2009.11.041 第31卷第11期 北京科技大学学报 Vol.31 No.11 2009年11月 Journal of University of Science and Technology Beijing Nov.2009 炉卷轧机生产X100管线钢的组织特征与强韧性 牛 涛)康永林12) 顾宏伟)尹雨群3) 谯明亮3)姜金星3) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 3)南京钢铁股份有限公司，南京210035 摘要利用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)对炉卷轧机生产X100管线钢的显微组织特点进行了观察与分析，通过背散 射电子衍射技术(EBSD)探讨了X100管线钢的有效晶粒尺寸与低温韧性的关系，并利用物理化学相分析的方法对X100管线 钢的析出粒子尺寸分布和强化作用进行了定量分析·结果表明：X100管线钢的显微组织以粒状贝氏体为主，晶粒内部和晶界 上弥散分布着大量细小的马氏体/奥氏体(M/A)岛：X100管线钢的有效晶粒尺寸较小，仅为2m左右，细化有效晶粒尺寸和 降低组织方向性有利于提高管线钢的低温韧性：X100管线钢中的析出粒子尺寸较小，平均尺寸为45.4m,但由于其总体质 量分数只有0.062%，经计算，其析出强化作用约为52MPa,析出强化对屈服强度贡献较小. 关键词炉卷轧机：管线钢：组织特征：有效晶粒：析出强化 分类号TG142.1 Microstructure characteristic and strength-toughness of X100 pipeline steel pro- duced by steckel mill NIU Too.KANG Yong-lin.GU Hong"we)YIN Yuqun,QIAO Ming-liang.IANG Jin-xing 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China 2)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 3)Nanjing Iron and Steel Co.Ltd..Nanjing 210035.China ABSTRACT The microstructure of X100 pipeline steel produced by steckel mill was observed by SEM and TEM.Electron backscat- tered diffraction (EBSD)was employed to investigate the relationship between effective grain size and low-temperature toughness. The size distribution and strengthening effect of precipitation in X100 pipeline stee were quantitatively analyzed through physico- chemical phase analysis technology.The results show that the microstructure of X100 pipeline steel mainly consists of granular bainite with plenty of M/A islands dispersing in the matrix or on grain boundaries.The effective grain size of X100 pipeline steel is refined to about 2m.The refinement of effective grains and the reduction of microstructure orientation are two effective ways to improve the lowtemperature toughness.The average size of precipitation particles in X100 pipeline steel is refined to 45.4nm.Since the total mass fraction of precipitation particles is about 0.062%.the strengthen effect of precipitation is ony about 52 MPa.which does not contribute much to the yield strength. KEY WORDS steckel mill:pipeline steel:microstructure characteristic:effective grain:precipitation strengthening 作为石油、天然气的一种经济、安全、高效、不间 和美国等工业先进国家在X100管线钢方面的开发 断的长距离输送方式，油气输送管道在近40年取得 与应用发展迅速，这也是我国管道事业面临的重要 了飞速的发展).采用高钢级管线钢可以降低管 课题，因此，对X100管线钢的生产工艺、组织性能 材费用、安装费用及其他辅助费用，压缩成本，从而 的研究工作显得尤为重要，本文通过对炉卷轧机生 显著降低天然气输送成本。一般每提高一个钢级， 产X100管线钢的显微组织的观察与分析，利用 可节约建设成本约7%.目前，日本、德国、英国 EBSD、物理化学相分析等技术对影响其强韧性的因 收稿日期：2009-03-02 作者简介：牛涛(I984-),男，博士研究生：康永林(1954一)，男，教授，博士生导师，E-mail:kangylin@mater-ustb.edu-cn炉卷轧机生产 X100管线钢的组织特征与强韧性 牛 涛1） 康永林1‚2） 顾宏伟1） 尹雨群3） 谯明亮3） 姜金星3） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 2） 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 3） 南京钢铁股份有限公司‚南京210035 摘 要 利用扫描电镜（SEM）、透射电镜（T EM）对炉卷轧机生产 X100管线钢的显微组织特点进行了观察与分析‚通过背散 射电子衍射技术（EBSD）探讨了 X100管线钢的有效晶粒尺寸与低温韧性的关系‚并利用物理化学相分析的方法对 X100管线 钢的析出粒子尺寸分布和强化作用进行了定量分析．结果表明：X100管线钢的显微组织以粒状贝氏体为主‚晶粒内部和晶界 上弥散分布着大量细小的马氏体／奥氏体（M／A）岛；X100管线钢的有效晶粒尺寸较小‚仅为2μm 左右‚细化有效晶粒尺寸和 降低组织方向性有利于提高管线钢的低温韧性；X100管线钢中的析出粒子尺寸较小‚平均尺寸为45∙4nm‚但由于其总体质 量分数只有0∙062％‚经计算‚其析出强化作用约为52MPa‚析出强化对屈服强度贡献较小． 关键词 炉卷轧机；管线钢；组织特征；有效晶粒；析出强化 分类号 TG142∙1 Microstructure characteristic and strength-toughness of X100pipeline steel pro￾duced by steckel mill NIU T ao 1）‚KA NG Yong-lin 1‚2）‚GU Hong-wei 1）‚Y IN Y u-qun 3）‚QIA O Ming-liang 3）‚JIA NG Jin-xing 3） 1） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 3） Nanjing Iron and Steel Co．Ltd．‚Nanjing210035‚China ABSTRACT T he microstructure of X100pipeline steel produced by steckel mill was observed by SEM and T EM．Electron backscat￾tered diffraction （EBSD） was employed to investigate the relationship between effective grain size and low-temperature toughness． T he size distribution and strengthening effect of precipitation in X100pipeline steel were quantitatively analyzed through physico￾chemical phase analysis technology．T he results show that the microstructure of X100pipeline steel mainly consists of granular bainite with plenty of M／A islands dispersing in the matrix or on grain boundaries．T he effective grain size of X100pipeline steel is refined to about 2μm．T he refinement of effective grains and the reduction of microstructure orientation are two effective ways to improve the low-temperature toughness．T he average size of precipitation particles in X100pipeline steel is refined to 45∙4nm．Since the total mass fraction of precipitation particles is about 0∙062％‚the strengthen effect of precipitation is only about 52MPa‚which does not contribute much to the yield strength． KEY WORDS steckel mill；pipeline steel；microstructure characteristic；effective grain；precipitation strengthening 收稿日期：2009－03－02 作者简介：牛 涛（1984－）‚男‚博士研究生；康永林（1954－）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：kangylin＠mater．ustb．edu．cn 作为石油、天然气的一种经济、安全、高效、不间 断的长距离输送方式‚油气输送管道在近40年取得 了飞速的发展［1－2］．采用高钢级管线钢可以降低管 材费用、安装费用及其他辅助费用‚压缩成本‚从而 显著降低天然气输送成本．一般每提高一个钢级‚ 可节约建设成本约7％［3］．目前‚日本、德国、英国 和美国等工业先进国家在 X100管线钢方面的开发 与应用发展迅速‚这也是我国管道事业面临的重要 课题．因此‚对 X100管线钢的生产工艺、组织性能 的研究工作显得尤为重要．本文通过对炉卷轧机生 产 X100管线钢的显微组织的观察与分析‚利用 EBSD、物理化学相分析等技术对影响其强韧性的因 第31卷 第11期 2009年 11月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．31No．11 Nov．2009 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2009．11．041