·64· 北京科技大学学报 第36卷 明显提高，应变时效敏感性很差.为解决这一问 (TEM)观察. 题，国内外有了一系列降低应变时效敏感性的实 践回，但对以多边形铁素体、板条贝氏体和弥散分 2实验结果 布的M/A所组成的多相组织管线钢其抗应变时效 2.1X80多相组织钢组织特征以及在拉伸应变条 性能的原理研究还很少.本文以国内某钢厂开发的 件下的力学行为 多相组织管线钢为研究对象，分析了钢板在轧态、预 实验钢热轧态金相组织如图2所示，为典型的 应变状态以及时效状态下的应力应变行为.对多相 铁素体+贝氏体多相组织钢.经mage-tool Plus测 组织管线钢抗应变时效的特征做了原理上的阐述. 量统计得出其中的贝氏体的体积分数约为45%，铁 1 实验材料及方法 素体尺寸在5um左右.图3给出了X80多相组织 钢的Kikuchi衬度图，其中红线代表小于5的小角度 本实验研究的材料为国内某钢厂生产的工业 晶界，而蓝色线代表大于15°的大角度晶界.从图中 X80管线钢，化学成分（质量分数，%）为：C0.06,Si 可以很明显地看出铁素体中主要以大角度晶界为 0.25,Mn1.65,Nb0.08,Cr0.25,Ni0.25,Ti0.015, 主，小角度晶界主要集中在贝氏体中.小角度晶界 F余量.治炼工艺为铁水预处理、转炉冶炼、钢包 的形成主要是由于相邻位错亚晶形成，而大角度晶 精炼和脱气处理，经连铸工序达到高品质钢坯，而后 界则主要是由重合位置点阵形成.此外通过对 经控轧控冷工艺(TMCP)得到22mm厚的多相组织 Kikuchi衬度值归一化后分析（如图4所示）可以明 钢板 显看出衬度值的分布有双峰的现象，而Kikuchi衍 实验将轧制的22mm钢板加工成600mm× 射花样的质量对组织内部缺陷十分敏感.经Wu 90mm×19mm的试样在Instron拉伸试验机上进行 等@的研究表明，衬度值主要以正态分布形式存 垂直于轧向的预应变，整个过程采用自动引伸计，记 在，因此对多相组织钢中的双峰可进行G0ss拟合得 录其应力一应变数据.而后分别横向取样、纵向取样 到高衬度值的铁素体和低衬度值的贝氏体两个独立 (示意图如图1所示).实验对样品分别进行了 的峰值分布.通过积分计算可得铁素体和贝氏体双 0.6%、1%和2%三种不同应变量的预变形.然后将 相的体积分数比分别为52.4%和57.6%，这与金相 预变形的样品置于油浴炉中，以40℃·min-的速率 统计的结果也很吻合 加热到180℃和220℃后保温5min.最后将样品空 冷.经应变时效处理后的样品分别按API标准加工 成标距段为9mm×50mm的标准棒状拉伸样在 Instron拉伸试验机上进行拉伸试验. 衡应变方向 TD 20m 纵向样 横向样 RD 图2X80多相组织钢不同方向立体金相组织 图1预变形取样示意图 Fig.2 3D microstructure of X80 multi-phase steel Fig.I Schematic of pre-strain experiment sampling 实验金相经预磨抛光后，用4%硝酸乙醇腐蚀， 钢板在热轧态下横、纵向的真应力一应变曲线 如图5所示.从图中可以看出其表现为良好的连续 在Zeiss AXIO Imager金相显微镜上进行微观组织观 屈服过程.纵向屈强比R。5/Rm=531/731=0.73, 察.电子背散射花样分析(EBSD)是将机械抛光后 断后伸长率(A)为26.6%，均匀延伸率(UEL)为 的样品再经电解抛光后Zeiss ULTRA-55场发射扫 8.72%:横向屈强比Ra51Rm=562/762=0.74,断后 描电镜上进行，实验步长为0.15um.电解抛光液为 伸长率(A)为33.7%，均匀延伸率(UEL)为 乙醇：高氯酸：丙三醇=8.5：1：0.5（体积比）.实验 8.85%. 后数据采用HKL公司的CHANNEL5软件包处理. 2.2预应变及时效过程对X80多相组织钢横纵向 此外对热轧态和预应变状态下的铁素体位错在 力学行为的影响 JEM-2100F透射电子显微镜下进行透射电镜 为了研究制管扩径以及随后的防腐热涂覆过程北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 明显提高，应变时效敏感性很差［8］． 为解决这一问 题，国内外有了一系列降低应变时效敏感性的实 践［9］，但对以多边形铁素体、板条贝氏体和弥散分 布的 M/A 所组成的多相组织管线钢其抗应变时效 性能的原理研究还很少． 本文以国内某钢厂开发的 多相组织管线钢为研究对象，分析了钢板在轧态、预 应变状态以及时效状态下的应力应变行为． 对多相 组织管线钢抗应变时效的特征做了原理上的阐述． 1 实验材料及方法 本实验研究的材料为国内某钢厂生产的工业 X80 管线钢，化学成分( 质量分数，% ) 为: C 0. 06，Si 0. 25，Mn 1. 65，Nb 0. 08，Cr 0. 25，Ni 0. 25，Ti 0. 015， Fe 余量． 冶炼工艺为铁水预处理、转炉冶炼、钢包 精炼和脱气处理，经连铸工序达到高品质钢坯，而后 经控轧控冷工艺( TMCP) 得到 22 mm 厚的多相组织 钢板． 实验将轧制的 22 mm 钢 板 加 工 成 600 mm × 90 mm × 19 mm 的试样在 Instron 拉伸试验机上进行 垂直于轧向的预应变，整个过程采用自动引伸计，记 录其应力--应变数据． 而后分别横向取样、纵向取样 ( 示意 图 如 图 1 所 示) ． 实验对样品分别进行了 0. 6% 、1% 和 2% 三种不同应变量的预变形． 然后将 预变形的样品置于油浴炉中，以 40 ℃·min － 1 的速率 加热到 180 ℃和 220 ℃后保温 5 min． 最后将样品空 冷． 经应变时效处理后的样品分别按 API 标准加工 成标距段为 9 mm × 50 mm 的标准棒状拉伸样在 Instron 拉伸试验机上进行拉伸试验． 图 1 预变形取样示意图 Fig． 1 Schematic of pre-strain experiment sampling 实验金相经预磨抛光后，用 4% 硝酸乙醇腐蚀， 在 Zeiss AXIO Imager 金相显微镜上进行微观组织观 察． 电子背散射花样分析( EBSD) 是将机械抛光后 的样品再经电解抛光后 Zeiss ULTＲA--55 场发射扫 描电镜上进行，实验步长为 0. 15 μm． 电解抛光液为 乙醇∶ 高氯酸∶ 丙三醇 = 8. 5∶ 1∶ 0. 5( 体积比) ． 实验 后数据采用 HKL 公司的 CHANNEL--5 软件包处理． 此外对热轧态和预应变状态下的铁素体位错在 JEM--2100F 透射电子显微镜下进 行透射电镜 ( TEM) 观察． 2 实验结果 2. 1 X80多相组织钢组织特征以及在拉伸应变条 件下的力学行为 实验钢热轧态金相组织如图 2 所示，为典型的 铁素体 + 贝氏体多相组织钢． 经 Image-tool Plus 测 量统计得出其中的贝氏体的体积分数约为 45% ，铁 素体尺寸在 5 μm 左右． 图 3 给出了 X80 多相组织 钢的 Kikuchi 衬度图，其中红线代表小于5 的小角度 晶界，而蓝色线代表大于 15°的大角度晶界． 从图中 可以很明显地看出铁素体中主要以大角度晶界为 主，小角度晶界主要集中在贝氏体中． 小角度晶界 的形成主要是由于相邻位错亚晶形成，而大角度晶 界则主要是由重合位置点阵形成． 此 外 通 过 对 Kikuchi 衬度值归一化后分析( 如图 4 所示) 可以明 显看出衬度值的分布有双峰的现象，而 Kikuchi 衍 射花样的质量对组织内部缺陷十分敏感． 经 Wu 等［10］的研究表明，衬度值主要以正态分布形式存 在，因此对多相组织钢中的双峰可进行 Goss 拟合得 到高衬度值的铁素体和低衬度值的贝氏体两个独立 的峰值分布． 通过积分计算可得铁素体和贝氏体双 相的体积分数比分别为 52. 4% 和 57. 6% ，这与金相 统计的结果也很吻合． 图 2 X80 多相组织钢不同方向立体金相组织 Fig． 2 3D microstructure of X80 multi-phase steel 钢板在热轧态下横、纵向的真应力--应变曲线 如图 5 所示． 从图中可以看出其表现为良好的连续 屈服过程． 纵向屈强比 Ｒt0. 5 /Ｒm = 531 /731 = 0. 73， 断后伸长率( A) 为 26. 6% ，均匀延伸率( UEL) 为 8. 72% ; 横向屈强比 Ｒt0. 5 /Ｒm = 562 /762 = 0. 74，断后 伸长 率 ( A ) 为 33. 7% ，均 匀 延 伸 率 ( UEL ) 为 8. 85% ． 2. 2 预应变及时效过程对 X80 多相组织钢横纵向 力学行为的影响 为了研究制管扩径以及随后的防腐热涂覆过程 ·64·