,1148 北京科技大学学报 第32卷 500nm 500nm 500nm 图6典型透射组织.(a)X80,(b)X100:(c)位错形貌 Fig6 Representative m icmstnichires observed by TEM:(a)X80:(b)X100 (c)disbcation 在压缩变形较小时，屈服强度较低的贝氏体铁 服强度不同，其晶粒内部的位错组态也有所差别 素体在卸载后处于残余拉伸状态，而屈服强度较高 X100管线钢的屈服强度较高，晶粒内部的位错密度 的MA相仅发生了弹性变形，因此在后续的拉伸变 较高，在相同的预压缩变形条件下，卸载后的晶间残 形过程中造成屈服强度的降低，随着预压缩变形量 余应力也就越大，因此在后续的拉伸过程中屈服强 的上升，卸载后残留在组织中的应力逐渐增大，因此 度的下降也就越明显，以往的很多文献研究也表 在后续的拉伸过程中屈服强度的降低也越来越明 明，随着板卷强度的提高，包辛格效应越明显山. 显，当压缩量增大到一定程度时，屈服强度较高的 管线钢在反复加载过程中的瞬时与永久软化行 硬相也发生了屈服，两相间的应变量差趋于稳定，因 为，与其组织特点是密切相关的.反向变形时材料 此残余的内应力也趋于稳定，表现在后续的拉伸变 的软化行为与其形变硬化能力有密切的关系，而材 形中，屈服强度的下降值趋于稳定，即随着应变量 料的形变硬化能力与其硬相体积分数相对应，根据 的增大，包辛格效应绝对值的增大速度减缓，当预变 李中华和顾海澄对包辛格效应研究，在铁素体十 形量增大到一定值时，包辛格效应趋于饱和 马氏体双相钢中，当预应变较高时，随着组织中马氏 由以上分析可以得出结论，包辛格效应发生饱 体体积分数的增加，反向曲线逐渐由瞬时软化转化 和以及减小的预变形量，取决于硬相何时发生屈服 为永久软化，因此，对于组织中同样存在硬度差别 变形.由表1中X80人100管线钢的化学成分对比 的不同相的管线钢，随着组织中马氏体等硬相比例 可以看出，在X100管线钢中，淬透性元素Mo的含 的增加，反向变形中由瞬时软化逐渐发展为越来越 量与X80相比较高，因此，在轧后的层流冷却过程 明显的永久软化， 中，X100管线钢的淬透性更高，再加上X100管线钢 4结论 生产工艺中的冷却速度更高，因此更容易得到细小 的MA岛组织，如图7所示，在板厚14处的组织 (1)在本试验条件下，南京钢铁股份有限公司 中，X100管线钢中的MA组织体积分数可以达到 炉卷轧机生产线生产的X80与X100管线钢的包辛 4%~6%,而X80管线钢中的MA组织体积分数仅 格效应比较明显 有1%~3%.X80和X100管线钢中碳含量相差无 (2)随着预压缩变形量的增大，X100管线钢的 几，X100管线钢中MA组织与基体之间的强度差 包辛格效应绝对值先是持续增大，但当预压缩变形 相对较小，在较低的变形量下就可以发生屈服，因此 量大于1.5%后，X100管线钢的包辛格效应趋于饱 发生包辛格效应饱和的变形量低于X80管线钢， 和；X80管线钢的包辛格效应绝对值则呈现持续增 大的单一趋势.初步分析认为，包辛格效应是否发 生饱和与组织中硬相是否发生塑性变形有关，而饱 和的预压缩应变量大小取决于组织中软硬相的强度 差别 (3)随着板卷强度的提高，包辛格效应更加明 5 gm 10m 显，其主要是由于不同位错形态下的晶内背应力不 同造成的， 图7不同级别管线钢的MA形貌.(a)X80(b)X100 Fig 7 Morphobgy of M/A islands in pipeline steel (a)X80. (4)在反复变形过程中，X80管线钢表现出了 (b)X100 瞬时软化，而X100管线钢则表现出较明显的永久 软化现象，分析表明这主要是由于两者组织中软硬 对于试验用X80X100管线钢来说，初始的屈 相的体积分数不同造成的，北 京 科 技 大 学 学 报 第 32卷 图 6 典型透射组织．（ａ） Ｘ80；（ｂ） Ｘ100；（ｃ） 位错形貌 Ｆｉｇ．6 ＲｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｂｓｅｒｖｅｄｂｙＴＥＭ：（ａ） Ｘ80；（ｂ） Ｘ100；（ｃ） ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ 在压缩变形较小时‚屈服强度较低的贝氏体铁 素体在卸载后处于残余拉伸状态‚而屈服强度较高 的 Ｍ／Ａ相仅发生了弹性变形‚因此在后续的拉伸变 形过程中造成屈服强度的降低．随着预压缩变形量 的上升‚卸载后残留在组织中的应力逐渐增大‚因此 在后续的拉伸过程中屈服强度的降低也越来越明 显．当压缩量增大到一定程度时‚屈服强度较高的 硬相也发生了屈服‚两相间的应变量差趋于稳定‚因 此残余的内应力也趋于稳定‚表现在后续的拉伸变 形中‚屈服强度的下降值趋于稳定．即随着应变量 的增大‚包辛格效应绝对值的增大速度减缓‚当预变 形量增大到一定值时‚包辛格效应趋于饱和． 由以上分析可以得出结论‚包辛格效应发生饱 和以及减小的预变形量‚取决于硬相何时发生屈服 变形．由表 1中 Ｘ80／Ｘ100管线钢的化学成分对比 可以看出‚在 Ｘ100管线钢中‚淬透性元素 Ｍｏ的含 量与 Ｘ80相比较高．因此‚在轧后的层流冷却过程 中‚Ｘ100管线钢的淬透性更高‚再加上 Ｘ100管线钢 生产工艺中的冷却速度更高‚因此更容易得到细小 的 Ｍ／Ａ岛组织．如图 7所示‚在板厚 1／4处的组织 中‚Ｘ100管线钢中的 Ｍ／Ａ组织体积分数可以达到 4％ ～6％‚而 Ｘ80管线钢中的 Ｍ／Ａ组织体积分数仅 有 1％ ～3％．Ｘ80和 Ｘ100管线钢中碳含量相差无 几‚Ｘ100管线钢中 Ｍ／Ａ组织与基体之间的强度差 相对较小‚在较低的变形量下就可以发生屈服‚因此 发生包辛格效应饱和的变形量低于 Ｘ80管线钢． 图 7 不同级别管线钢的 Ｍ／Ａ形貌．（ａ） Ｘ80；（ｂ） Ｘ100 Ｆｉｇ．7 ＭｏｒｐｈｏｌｏｇｙｏｆＭ／Ａｉｓｌａｎｄｓｉｎｐｉｐｅｌｉｎｅｓｔｅｅｌｓ： （ａ） Ｘ80； （ｂ） Ｘ100 对于试验用 Ｘ80／Ｘ100管线钢来说‚初始的屈 服强度不同‚其晶粒内部的位错组态也有所差别． Ｘ100管线钢的屈服强度较高‚晶粒内部的位错密度 较高‚在相同的预压缩变形条件下‚卸载后的晶间残 余应力也就越大‚因此在后续的拉伸过程中屈服强 度的下降也就越明显．以往的很多文献研究也表 明‚随着板卷强度的提高‚包辛格效应越明显 ［11］． 管线钢在反复加载过程中的瞬时与永久软化行 为‚与其组织特点是密切相关的．反向变形时材料 的软化行为与其形变硬化能力有密切的关系‚而材 料的形变硬化能力与其硬相体积分数相对应．根据 李中华和顾海澄 ［12］对包辛格效应研究‚在铁素体 ＋ 马氏体双相钢中‚当预应变较高时‚随着组织中马氏 体体积分数的增加‚反向曲线逐渐由瞬时软化转化 为永久软化．因此‚对于组织中同样存在硬度差别 的不同相的管线钢‚随着组织中马氏体等硬相比例 的增加‚反向变形中由瞬时软化逐渐发展为越来越 明显的永久软化． 4 结论 （1） 在本试验条件下‚南京钢铁股份有限公司 炉卷轧机生产线生产的 Ｘ80与 Ｘ100管线钢的包辛 格效应比较明显． （2） 随着预压缩变形量的增大‚Ｘ100管线钢的 包辛格效应绝对值先是持续增大‚但当预压缩变形 量大于 1∙5％后‚Ｘ100管线钢的包辛格效应趋于饱 和；Ｘ80管线钢的包辛格效应绝对值则呈现持续增 大的单一趋势．初步分析认为‚包辛格效应是否发 生饱和与组织中硬相是否发生塑性变形有关‚而饱 和的预压缩应变量大小取决于组织中软硬相的强度 差别． （3） 随着板卷强度的提高‚包辛格效应更加明 显．其主要是由于不同位错形态下的晶内背应力不 同造成的． （4） 在反复变形过程中‚Ｘ80管线钢表现出了 瞬时软化‚而 Ｘ100管线钢则表现出较明显的永久 软化现象．分析表明这主要是由于两者组织中软硬 相的体积分数不同造成的． ·1148·