·542· 北京科技大学学报 第34卷 表1X80管线钢化学成分（质量分数） Table 1 Chemical composition of X80 steel % C Mn Si P Nb Mo Ti N 0.025 1.85 0.30 0.004 0.006 0.047 0.25 0.005 0.021 0.00760.015 表2X80管线钢横向拉伸力学性能 Table 2 Transverse tensile mechanical properties of X80 steel 试样编号 R 0.2/MPa Ro.s/MPa Ru.s/MPa R/MPa A.1% A/呢 A/% 1 540.0 541.4 593.62 714.1 10.00 10.37 27.41 547.0 548.0 601.04 713.0 9.59 9.97 27.19 注：表中力学性能指标与国家标准GB/T228.1一2010《金属材料拉伸试验第1部分：室温试验方法》中的术语定义保持一致 变曲线.第一件以工程应变量达到A(10%)作为 中，对此进行了简化处理，将颈缩部位截面视为一个 停机点，然后卸载；其余试样的工程应变量依次比前 等面积的圆，以等效圆直径作为分析数据 一试样增加2%，然后卸载.对试样颈缩部位进行测 2.2X80管线钢中的夹杂物 量，以帮助确定材料在颈缩后的应力一应变关系. 对近百个视场中的夹杂物进行了测量.由于钙 在未受变形的同炉号X80管线钢板中取样制 处理夹杂物工艺的实施，在X80管线钢基体中己经 备金相观察试样，在FEI Quanta400型扫描电镜 难以找到单纯硫化物，而是复合硫化物氧化物，并且 (SEM)）下对夹杂物进行多个视场的能谱分析和尺 夹杂物的形态趋于球化.图1为436个钙处理夹杂 寸测量.同时在JEM-2000FXⅡ型透射电镜(TEM) 物尺寸的统计分布图.夹杂物粒子等效圆直径为 下观察试样，观察钢中MA岛的分布并测量其尺寸. 1.5~5um的分布概率大于95%，粒径均值为2.66 对经过不同程度拉伸试样沿轴向在颈缩部位中 um. 心解剖，制备金相试样，以供观察微孔洞的萌生情 0 况.对于拉伸试验进行大变形弹塑性有限元分析， 0 帮助确定微孔洞萌生时的受力状态和基体变形量 30 大小 20 2实验结果 2 0只2g号o 2.1X80管线钢拉伸试验 夹杂物等效圆直径/m 拉伸后颈缩部位的尺寸及工程应变量见表3. 图1夹杂物统计分布直方图 表3拉伸后试样颈缩部位尺寸记录 Fig.1 Statistical histogram of inclusion size Table 3 Specimen necking size records after extruding 2.3X80管线钢中的MA岛 直径（板厚 直径（平行于 工程 试样编号 方向)/mm 轧向)/mm 应变量/% 图2显示了透射电镜观察到的MA岛（深黑色 3 9.51 9.70 10 部分)在基体内分布的具体情况.X80管线钢基体 4 9.28 9.42 12 存在大量的针状铁素体组织，晶粒内有亚晶界和高 5 8.31 8.96 14 密度位错。针状铁素体在一个原始奥氏体晶粒内形 6 7.82 8.73 16 成几个不同取向的晶胞，原始奥氏体晶界己经不明 7 6.73 8.00 18 显.因针状铁素体组织中含碳量极低，铁素体板条 束间不存在碳化物.MA岛的形成与低温碳元素扩 8 6.44 7.80 20 展过程有关司，分布于晶界或铁素体板条束之间， 9 5.69 7.35 22 10 4.63 5.51 27 从形态上来讲，其外形是无规则的.受冷却速度的 影响，MA岛在低速冷却时，数量较少，但尺寸较大， 从表3中可以知道，拉伸应变量超过10%以 Wang等0观察到在X70钢中，MA岛可以达到4 后，试样横截面应变量沿板厚方向的比沿轧向的大， μm,并随冷却速度的增加，MA岛尺寸开始减小；但 显示了一定程度的各向异性，在后面的有限元分析 在本实验用X80试样中，从多张观察图片的测量结北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 表 1 X80 管线钢化学成分( 质量分数) Table 1 Chemical composition of X80 steel % C Mn Si S P Nb Mo V Ti N Al 0. 025 1. 85 0. 30 0. 004 0. 006 0. 047 0. 25 0. 005 0. 021 0. 007 6 0. 015 表 2 X80 管线钢横向拉伸力学性能 Table 2 Transverse tensile mechanical properties of X80 steel 试样编号 Rp0. 2 /MPa Rt0. 5 /MPa Rt1. 5 /MPa Rm /MPa Ag /% Agt /% A /% 1 540. 0 541. 4 593. 62 714. 1 10. 00 10. 37 27. 41 2 547. 0 548. 0 601. 04 713. 0 9. 59 9. 97 27. 19 注: 表中力学性能指标与国家标准 GB /T 228. 1—2010《金属材料拉伸试验第 1 部分: 室温试验方法》中的术语定义保持一致． 变曲线． 第一件以工程应变量达到 Agt ( 10% ) 作为 停机点，然后卸载; 其余试样的工程应变量依次比前 一试样增加 2% ，然后卸载． 对试样颈缩部位进行测 量，以帮助确定材料在颈缩后的应力--应变关系． 在未受变形的同炉号 X80 管线钢板中取样制 备金 相 观 察 试 样，在 FEI Quanta400 型 扫 描 电 镜 ( SEM) 下对夹杂物进行多个视场的能谱分析和尺 寸测量． 同时在 JEM--2000FXⅡ型透射电镜( TEM) 下观察试样，观察钢中 MA 岛的分布并测量其尺寸． 对经过不同程度拉伸试样沿轴向在颈缩部位中 心解剖，制备金相试样，以供观察微孔洞的萌生情 况． 对于拉伸试验进行大变形弹塑性有限元分析， 帮助确定微孔洞萌生时的受力状态和基体变形量 大小． 2 实验结果 2. 1 X80 管线钢拉伸试验 拉伸后颈缩部位的尺寸及工程应变量见表 3． 表 3 拉伸后试样颈缩部位尺寸记录 Table 3 Specimen necking size records after extruding 试样编号 直径( 板厚 方向) /mm 直径( 平行于 轧向) /mm 工程 应变量/% 3 9. 51 9. 70 10 4 9. 28 9. 42 12 5 8. 31 8. 96 14 6 7. 82 8. 73 16 7 6. 73 8. 00 18 8 6. 44 7. 80 20 9 5. 69 7. 35 22 10 4. 63 5. 51 27 从表 3 中可以知道，拉伸应变量超过 10% 以 后，试样横截面应变量沿板厚方向的比沿轧向的大， 显示了一定程度的各向异性，在后面的有限元分析 中，对此进行了简化处理，将颈缩部位截面视为一个 等面积的圆，以等效圆直径作为分析数据． 2. 2 X80 管线钢中的夹杂物 对近百个视场中的夹杂物进行了测量． 由于钙 处理夹杂物工艺的实施，在 X80 管线钢基体中已经 难以找到单纯硫化物，而是复合硫化物氧化物，并且 夹杂物的形态趋于球化． 图 1 为 436 个钙处理夹杂 物尺寸的统计分布图． 夹杂物粒子等效圆直径为 1. 5 ～ 5 μm 的分布概率大于 95% ，粒径均值为 2. 66 μm． 图 1 夹杂物统计分布直方图 Fig． 1 Statistical histogram of inclusion size 2. 3 X80 管线钢中的 MA 岛 图 2 显示了透射电镜观察到的 MA 岛( 深黑色 部分) 在基体内分布的具体情况． X80 管线钢基体 存在大量的针状铁素体组织，晶粒内有亚晶界和高 密度位错． 针状铁素体在一个原始奥氏体晶粒内形 成几个不同取向的晶胞，原始奥氏体晶界已经不明 显． 因针状铁素体组织中含碳量极低，铁素体板条 束间不存在碳化物． MA 岛的形成与低温碳元素扩 展过程有关［3］，分布于晶界或铁素体板条束之间， 从形态上来讲，其外形是无规则的． 受冷却速度的 影响，MA 岛在低速冷却时，数量较少，但尺寸较大， Wang 等［4］观察到在 X70 钢中，MA 岛可以达到 4 μm，并随冷却速度的增加，MA 岛尺寸开始减小; 但 在本实验用 X80 试样中，从多张观察图片的测量结 ·542·