第5期 邱保文等：X80管线钢微孔洞形核 ·545 利影响越大.X80管线钢经过钙处理后，夹杂物变 洁净度较高，主要夹杂物为钙处理夹杂物，在基体中 性，形态趋于球形或椭球形，改善了夹杂与基体结合 夹杂物颗粒高度球化，均匀度高，其等效圆直径均值 的特性 为2.66m. 3.3MA岛/基体界面强度的确定 (2)钙处理夹杂物与基体的界面强度为1266 对于直径小于1um的粒子，计算界面强度不能 MPa左右，一级孔洞形核应变为0.346左右：而MA 不考虑位错聚集造成的局部应力集中.尽管对于 岛/基体界面强度为2336~2529MPa,其形核应变 MA岛的精细分析)表明它还是具有一定的变形 为1.015左右 能力，但为了简化计算，便于引用已有的位错理论， 此处仍然将其作为刚性粒子看待 参考文献 Le Roy等0认为，界面强度omet为基体静水 [1]Qiu H,Mori H,Enoki M,et al.Evaluation of ductile fracture of 应力σm与粒子边界集中应力之和，运用下式可以 structural steels by microvoid model.IS//Int,1999.39(4):358 [2]Poruks P,Yakubtsov I,Boyd J D.Martensite-ferrite interface 计算MA岛/基体界面强度： strength in a low-carbon bainitic steel.Scripta Mater,2006,54 =。+54(, (2) (1):41 B3]Zhao M C,Yang K,Xiao F R,et al.Continuous cooling transfor- 式中：a=17,为常量u=79.2GPa,为X80管线钢 mation of undeformed and deformed low carbon pipeline steels. 的剪切模量：b=2.87×10~0m,为柏氏矢量：r= Mater Sci Eng A,2003,335(1/2):126 0.26μm,为MA岛粒子的平均半径；Eme=1.015,为 4 Wang C M,Wu X F,Liu J,et al.Study on M/A islands in pipe- 孔洞形核时基体的等效应变；σm=484MPa,为孔洞 line steel X70.J Unir Sci Technol Bejing,2005,12(1):43 5] Ramberg W,Osgood W R.Description of stress-strain curves by 形核时基体的静水应力，由有限元分析得到 three parameters0/0L].(1943-07-01)[2011-01-22].ht- 由此得知，MA岛/基体界面强度为2529MPa tp://www.apesolutions.com/spd/public/NACA-TN902.pdf Kwon考虑了通过界面的塑性失配对界面应 6]Bridgeman P W.Studies in Large Plastic Flow and Fracture.New 力的影响，得到一个界面应力的表达式如下式： York:MeGraw-Hill,1952 gin=0n+1.16×102ue02+1.165×104e0 7]Argon A S,Im J,Safoglu R.Cavity formation from inclusions in ductile fracture.Metall Trans A,1975,6(4):825 (3) [8]Beremin F M.Cavity formation from inclusions in ductile fracture 由上述各参数可以计算得知，MA岛/基体界面 of A508 steel.Metall Trans A,1981,12(5)723 强度为2336MPa. [9]Shanmugam S,Misra R DK,Hartmann J,et al.Microstructure of 结合各种不同的计算模型，可以确定MA岛/基 high strength niobium-containing pipeline steel.Mater Sci Eng A, 体界面强度为2336~2529MPa,MA岛/基体界面 2006,441(1/2):215 [10]LeRoy G.Embury J D,Edwards G,et al.A model of ductile 强度要远高于钙处理硫化物/基体界面强度. fracture based on the nucleation and growth of voids.Acta Met- 4结论 all,1981,29(8):1509 [11]Kwon D.Interfacial decohesion around spheridal carbide parti- (1)经过钙处理工艺冶炼的X80管线钢材料， cles.Scripta Metall,1988,22(7):1161第 5 期 邱保文等: X80 管线钢微孔洞形核 利影响越大． X80 管线钢经过钙处理后，夹杂物变 性，形态趋于球形或椭球形，改善了夹杂与基体结合 的特性． 3. 3 MA 岛/基体界面强度的确定 对于直径小于 1 μm 的粒子，计算界面强度不能 不考虑位错聚集造成的局部应力集中． 尽管对于 MA 岛的精细分析［4，9］表明它还是具有一定的变形 能力，但为了简化计算，便于引用已有的位错理论， 此处仍然将其作为刚性粒子看待． Le Roy 等［10］认为，界面强度 σInterface为基体静水 应力 σm 与粒子边界集中应力之和，运用下式可以 计算 MA 岛/基体界面强度: σInterface = σm + 5. 4αμ ( εnuc b ) r 1 /2 ． ( 2) 式中: α = 1 /7，为常量; μ = 79. 2 GPa，为 X80 管线钢 的剪切模量; b = 2. 87 × 10 － 10 m，为柏氏矢量; r = 0. 26 μm，为 MA 岛粒子的平均半径; εnuc = 1. 015，为 孔洞形核时基体的等效应变; σm = 484 MPa，为孔洞 形核时基体的静水应力，由有限元分析得到． 由此得知，MA 岛/基体界面强度为 2 529 MPa． Kwon ［11］考虑了通过界面的塑性失配对界面应 力的影响，得到一个界面应力的表达式如下式: σInterface = σm + 1. 16 × 10 － 2 με0. 3 nuc + 1. 165 × 10 － 2 με0. 5 nuc ． ( 3) 由上述各参数可以计算得知，MA 岛/基体界面 强度为 2 336 MPa． 结合各种不同的计算模型，可以确定 MA 岛/基 体界面强度为 2 336 ～ 2 529 MPa，MA 岛/基体界面 强度要远高于钙处理硫化物/基体界面强度． 4 结论 ( 1) 经过钙处理工艺冶炼的 X80 管线钢材料， 洁净度较高，主要夹杂物为钙处理夹杂物，在基体中 夹杂物颗粒高度球化，均匀度高，其等效圆直径均值 为 2. 66 μm． ( 2) 钙处理夹杂物与基体的界面强度为 1 266 MPa 左右，一级孔洞形核应变为 0. 346 左右; 而 MA 岛/基体界面强度为 2 336 ～ 2 529 MPa，其形核应变 为 1. 015 左右． 参 考 文 献 ［1］ Qiu H，Mori H，Enoki M，et al． Evaluation of ductile fracture of structural steels by microvoid model． ISIJ Int，1999，39( 4) : 358 ［2］ Poruks P，Yakubtsov I，Boyd J D． Martensite-ferrite interface strength in a low-carbon bainitic steel． Scripta Mater，2006，54 ( 1) : 41 ［3］ Zhao M C，Yang K，Xiao F R，et al． Continuous cooling transfor￾mation of undeformed and deformed low carbon pipeline steels． Mater Sci Eng A，2003，335( 1 /2) : 126 ［4］ Wang C M，Wu X F，Liu J，et al． Study on M/A islands in pipe￾line steel X70． J Univ Sci Technol Beijing，2005，12( 1) : 43 ［5］ Ramberg W，Osgood W R． Description of stress-strain curves by three parameters［J/OL］． ( 1943--07--01) ［2011--01--22］． ht￾tp: / /www． apesolutions． com/spd /public /NACA-TN902． pdf ［6］ Bridgeman P W． Studies in Large Plastic Flow and Fracture． New York: McGraw-Hill，1952 ［7］ Argon A S，Im J，Safoglu R． Cavity formation from inclusions in ductile fracture． Metall Trans A，1975，6( 4) : 825 ［8］ Beremin F M． Cavity formation from inclusions in ductile fracture of A508 steel． Metall Trans A，1981，12( 5) : 723 ［9］ Shanmugam S，Misra R D K，Hartmann J，et al． Microstructure of high strength niobium-containing pipeline steel． Mater Sci Eng A， 2006，441( 1 /2) : 215 ［10］ LeRoy G，Embury J D，Edwards G，et al． A model of ductile fracture based on the nucleation and growth of voids． Acta Met￾all，1981，29( 8) : 1509 ［11］ Kwon D． Interfacial decohesion around spheroidal carbide parti￾cles． Scripta Metall，1988，22( 7) : 1161 ·545·