第12期 朱海宝等：淬火回火工艺对X8管件钢组织性能的影响 1553 钢的生产技术上的相对落后，已成为发展大口径高 1实验材料和实验方法 钢级管线钢产品的障碍之一. 为此，本文设计了一种80弯管管件钢采用 11实验材料 淬火回火等实验方法，研究了80管件钢在不同 实验钢用真空感应炉治炼，采用低碳M-Nb 淬火回火工艺制度下，其综合力学性能的变化情 (T系钢，化学成分见表1在北京科技大学高效轧 况提出了提高弯管管件钢韧性的合适热处理制度， 制中心320轧机上轧成板厚为30mm的X80管 并从微观组织角度分析了综合力学性能提升的机理。 件钢. 表1X80管件钢化学成分（质量分数） Tab le1 Chemical compositon ofX80 ppe fittings seel % Si Mn Cr Mo N Ti V Nb Ni Cu 0055 02 1.5 015 02 0.01 0015 02 0.045 适量 适量 1.2实验方法 2 实验结果及分析 文献[47]中关于高强度级别低碳贝氏体钢种 回火后各项性能的峰值、谷值或最优综合性能等均 2.1力学性能 出现在高温回火阶段，所以笔者主要研究80管件 表3给出了六种不同工艺的实验钢的力学性 钢在500℃以上的回火性能.其中，将930℃C淬火的 能.为了保证获得数据的稳定性和准确性，其中，拉 80管件钢编为1知于对比研究.具体试样编号和 伸试验做三次，取其平均值：冲击数据受机加工或组 相对应的热处理工艺制度如表2所示 织缺陷等误差因素的影响较大，每组冲击八次去除 表2X80管件钢的热处理工艺 最高值和最低值，取平均值.从实验结果来看，在一 Tab le2 X80 Pipe fittings steel n the heat teament process 次淬火回火(1~4)实验钢中，屈服强度先增加后 试样编号 热处理工艺制度 降低、抗拉强度逐渐降低、断后伸长率和冲击功都逐 单 930℃淬火 渐提高，1值接淬火实验钢屈服强度最低只有 2° 930淬火+580℃回火 526MPa抗拉强度最高，达695MP?3(630℃回 3° 930淬火+630℃▣火 火)实验钢屈服强度最高，达588MP抗拉强度为 4 646MP4(680℃回火)实验钢的屈服强度己下降 930淬火+680℃▣火 至558MP抗拉强度最低，只有630MP?二次淬火 了* 90℃淬火+860℃淬火+630℃▣火 回火实验中，5、6试样中强度波动不大、冲击韧性 6 930℃淬火+910℃淬火+630℃▣火 显著提高.其中，5(930℃淬火+860℃两相区淬 火+630℃回火试样冲击功在一50℃下达210J强 将实验钢随炉加热到所需温度，各工艺保温时 度也高于6(930℃淬火+910℃淬火+630℃回 间均为60m识按照沿垂直于钢板轧制方向切取冲 火)试样，具有最佳的综合力学性能. 击试样，平行于轧制方向切取拉伸试样.其中，冲击 试验按照GB/T229-2007《金属材料夏比摆锤冲击 表3实验钢力学性能 Tab le3 Mechan ical prperties of tested steel 试验方法在B30B型冲击试验机上进行.拉伸 试验依据GB/T228-2002《金属材料室温拉伸实验 试样编号R2/MPa Rn/MPa R2/R%A(-50C)/J 方法在CMT-4105型万能试验机上进行.SM试 526 695 076 182 48 545 663 082 21 70 样经机械研磨抛光后选用4%硝酸酒精进行腐蚀， 29 EB9D样经电解抛光，利用CEISS ULIRA55场发射 3 588 646 091 213 76 扫描电镜进行微观组织观察和分析.TEM试样经双 4 558 630 089 247 90 5 585 652 090 23 210 喷电解减薄，电解液采用%的高氯酸酒精溶液，双 65 572 645 089 231 145 喷电压为16~25V温度为一45℃，喷后的试样采 用酒精清洗利用团M-2100高分辨电镜观察试样 注：R。.2R和A分别表示规定非比例延伸率为02%时的屈服 强度、抗拉强度和断后伸长率：R2R和A分别表示屈强比和 的精细组织形貌 一50℃下的冲击功.第 12期 朱海宝等:淬火--回火工艺对 X80管件钢组织性能的影响 钢的生产技术上的相对落后 ,已成为发展大口径高 钢级管线钢产品的障碍之一. 为此,本文设计了一种 X80弯管管件钢, 采用 淬火--回火等实验方法 ,研究了 X80管件钢在不同 淬火--回火工艺制度下 , 其综合力学性能的变化情 况,提出了提高弯管管件钢韧性的合适热处理制度, 并从微观组织角度分析了综合力学性能提升的机理. 1 实验材料和实验方法 1.1 实验材料 实验钢用真空感应炉冶炼, 采用低碳 Mn--Nb-- (Ti)系钢 ,化学成分见表 1.在北京科技大学高效轧 制中心 320 轧机上轧成板厚为 30 mm的 X80 管 件钢 . 表 1 X80管件钢化学成分(质量分数) Table1 ChemicalcompositionofX80 pipefittingssteel % C Si Mn Cr Mo N Ti V Nb Ni Cu 0.055 0.2 1.5 0.15 0.2 0.01 0.015 0.2 0.045 适量 适量 1.2 实验方法 文献[ 4--7]中关于高强度级别低碳贝氏体钢种 回火后各项性能的峰值、谷值或最优综合性能等均 出现在高温回火阶段, 所以笔者主要研究 X80管件 钢在 500 ℃以上的回火性能 .其中,将 930 ℃淬火的 X80管件钢编为 1#用于对比研究.具体试样编号和 相对应的热处理工艺制度如表 2所示 . 表 2 X80管件钢的热处理工艺 Table2 X80 pipefittingssteelintheheattreatmentprocess 试样编号 热处理工艺制度 1 # 930℃淬火 2 # 930℃淬火 +580℃回火 3 # 930℃淬火 +630℃回火 4 # 930℃淬火 +680℃回火 5 # 930℃淬火 +860℃淬火 +630℃回火 6 # 930℃淬火 +910℃淬火 +630℃回火 将实验钢随炉加热到所需温度, 各工艺保温时 间均为 60min.按照沿垂直于钢板轧制方向切取冲 击试样 ,平行于轧制方向切取拉伸试样.其中, 冲击 试验按照 GB/T229— 2007《金属材料夏比摆锤冲击 试验方法》在 JB--30B型冲击试验机上进行 .拉伸 试验依据 GB/T228— 2002《金属材料室温拉伸实验 方法》在 CMT--4105型万能试验机上进行 .SEM试 样经机械研磨抛光后选用 4%硝酸酒精进行腐蚀 , EBSD样经电解抛光 ,利用 ZEISSULTRA55场发射 扫描电镜进行微观组织观察和分析.TEM试样经双 喷电解减薄 ,电解液采用 9%的高氯酸酒精溶液 ,双 喷电压为 16 ～ 25 V, 温度为 -45 ℃, 喷后的试样采 用酒精清洗, 利用 JEM--2100 高分辨电镜观察试样 的精细组织形貌 . 2 实验结果及分析 2.1 力学性能 表 3 给出了六种不同工艺的实验钢的力学性 能.为了保证获得数据的稳定性和准确性 ,其中, 拉 伸试验做三次 ,取其平均值;冲击数据受机加工或组 织缺陷等误差因素的影响较大,每组冲击八次,去除 最高值和最低值,取平均值.从实验结果来看 ,在一 次淬火回火(1 # ～ 4 #)实验钢中, 屈服强度先增加后 降低 、抗拉强度逐渐降低 、断后伸长率和冲击功都逐 渐提高.1 #(直接淬火 )实验钢屈服强度最低, 只有 526 MPa, 抗拉强度最高 , 达 695 MPa;3 #(630 ℃回 火)实验钢屈服强度最高 , 达 588 MPa, 抗拉强度为 646 MPa;4 #(680 ℃回火)实验钢的屈服强度已下降 至 558 MPa,抗拉强度最低,只有 630 MPa.二次淬火 回火实验中, 5 # 、6 #试样中强度波动不大、冲击韧性 显著提高 .其中, 5 #(930 ℃淬火 +860 ℃两相区淬 火 +630 ℃回火试样)冲击功在 -50℃下达 210J,强 度也高于 6 #(930 ℃淬火 +910 ℃淬火 +630 ℃回 火)试样, 具有最佳的综合力学性能. 表 3 实验钢力学性能 Table3 Mechanicalpropertiesoftestedsteel 试样编号 Rp0.2 /MPaRm/MPa Rp0.2 /Rm A/% Ak(-50℃)/J 1 # 526 695 0.76 18.2 48 2 # 545 663 0.82 21 70 3 # 588 646 0.91 21.3 76 4 # 558 630 0.89 24.7 90 5 # 585 652 0.90 23 210 6 # 572 645 0.89 23.1 145 注:Rp0.2 、Rm和 A分别表示规定非比例延伸率为 0.2%时的屈服 强度、抗拉强度和断后伸长率;Rp0.2 /Rm和 Ak分别表示屈强比和 -50℃下的冲击功. · 1553·