第7期 孟德亮等：两阶段控制冷却工艺对含钼X8抗大变形管线钢组织与性能的影响 ·837 (a) 80 700 试样2试样1试样4试样3 S600 500 400 以 400nm 500nm 300 6 8 1012 应变% 图4试样的纵向拉伸应力一应变曲线 Fig.4 Longitudinal strain-stress curves of the samples 能以及组织中铁素体体积分数之间的关系，其中铁 素体体积分数是通过采用Image Tool图像分析软件 对经苦味酸偏重亚硫酸钠(Lepra)试剂浸蚀后的试 400nm 300 nm 样组织照片进行定量统计得到的可.可以看出：随 图3不同终冷温度下试样的TEM微观形貌.(a),(b)试样2 着加速冷却的开冷温度从720℃降到660℃，试样 中M/A、QF与析出粒子：(c),(d)试样3中M/A、GB、QF与PF 中铁素体的体积分数从15%增加到32%，屈服强度 Fig.3 TEM micrographs of samples at different ACC finish tempera- 从580MPa降低到540MPa,屈强比从0.75降低到 tures:(a),(b)M/A,QF and precipitates in sample No.2:(c), (d)M/A,GB,QF and PF in sample No.3 0.71,均匀伸长率从8.3%升高到9.0%（图5(a), (b)):而与屈服强度持续降低所不同的是，试样的 管线钢热轧钢板的性能要求；而其他试样虽然强度、 抗拉强度在随加速冷却的开冷温度降低过程中先 屈强比和应力比等性能符合标准，但均匀伸长率性 是略有升高，随后才转而降低，期间在690℃时达 能较低 到一个相对最高值（图5(a)).此外还可以看出， 表3试样的纵向拉伸力学性能 随着加速冷却的终冷温度从500℃降到450℃时， Table 3 Longitudinal tensile properties of the samples 试样的屈服强度没有变化，而抗拉强度从780MPa Ros/ RI Ro.5/ Ru.5/ 降低到了750MPa,均匀伸长率则从8.7%显著提 试样 E/% uEl/% MPa MPa R Ro.5 升至10.5%，同时屈强比也从0.72升高到0.75 标准530~630625~770≤0.80≥20 ≥10 ≥1.15 (图5(c)). 1 580 770 0.75 28 8.3 1.16 3讨论 2 565 780 0.72 28 8.7 1.18 565 750 0.75 29 10.5 1.15 一般而言，多相显微组织构成的材料的性能是 540 760 0.71 30 9.0 1.17 组织中每一相的性能以及各相之间相互作用的综合 注：E表示总伸长率 反映.铁素体-贝氏体双相组织抗大变形管线钢的 性能与组织中铁素体、贝氏体及M/A的性能以及各 各试样纵向拉伸的应力一应变曲线如图4所 相之间的相容性有关.不同的冷却条件决定了最终 示.所有试样在拉伸过程中均无明显屈服点出现， 组织中各相的体积分数、形态和相对强度，从而直接 应力一应变曲线皆为连续屈服的“圆屋顶形”.试样 影响到钢的强度与变形特征. 的这种连续屈服特征与组织中的位错结构有关.由 3.1缓慢冷却阶段对组织与性能的影响 图3可以看出，在试样的GB和QF中均存在着高密 在两阶段控制冷却的第1阶段缓慢冷却过程 度的位错.由于位错数量足够多，除了部分被C、N 中，随着温度降低到Ar温度以下，奥氏体开始发生 等间隙固溶原子钉扎以外，还能剩余大量在室温下 先共析铁素体转变，组织中首先析出一部分多边形 可动的位错，较高的可动位错密度保证了试样在拉 铁素体(P℉)；在随后第2阶段加速冷却过程中，未 伸时发生连续型屈服，而不出现明显的屈服现象. 转变的剩余奥氏体除小部分按块状转变机理相变生 图5显示了控制冷却参数对试样的纵向拉伸性 成少量的准多边形铁素体(QF)外，其余大部分转变第 7 期 孟德亮等: 两阶段控制冷却工艺对含钼 X80 抗大变形管线钢组织与性能的影响 图 3 不同终冷温度下试样的 TEM 微观形貌． ( a) ，( b) 试样 2 中 M/A、QF 与析出粒子; ( c) ，( d) 试样 3 中 M/A、GB、QF 与 PF Fig． 3 TEM micrographs of samples at different ACC finish tempera￾tures: ( a) ，( b) M/A，QF and precipitates in sample No． 2; ( c) ， ( d) M/A，GB，QF and PF in sample No． 3 管线钢热轧钢板的性能要求; 而其他试样虽然强度、 屈强比和应力比等性能符合标准，但均匀伸长率性 能较低． 表 3 试样的纵向拉伸力学性能 Table 3 Longitudinal tensile properties of the samples 试样 Rt0. 5 / MPa Rm / MPa Rt0. 5 / Rm El /% uEl /% Rt1. 5 / Rt0. 5 标准 530 ～ 630 625 ～ 770 ≤0. 80 ≥20 ≥10 ≥1. 15 1 580 770 0. 75 28 8. 3 1. 16 2 565 780 0. 72 28 8. 7 1. 18 3 565 750 0. 75 29 10. 5 1. 15 4 540 760 0. 71 30 9. 0 1. 17 注: El 表示总伸长率． 各试样纵向拉伸的应力--应变曲线如图 4 所 示． 所有试样在拉伸过程中均无明显屈服点出现， 应力--应变曲线皆为连续屈服的“圆屋顶形”． 试样 的这种连续屈服特征与组织中的位错结构有关． 由 图 3 可以看出，在试样的 GB 和 QF 中均存在着高密 度的位错． 由于位错数量足够多，除了部分被 C、N 等间隙固溶原子钉扎以外，还能剩余大量在室温下 可动的位错，较高的可动位错密度保证了试样在拉 伸时发生连续型屈服，而不出现明显的屈服现象． 图 5 显示了控制冷却参数对试样的纵向拉伸性 图 4 试样的纵向拉伸应力--应变曲线 Fig． 4 Longitudinal strain-stress curves of the samples 能以及组织中铁素体体积分数之间的关系，其中铁 素体体积分数是通过采用 Image Tool 图像分析软件 对经苦味酸偏重亚硫酸钠( Lepra) 试剂浸蚀后的试 样组织照片进行定量统计得到的［7］． 可以看出: 随 着加速冷却的开冷温度从 720 ℃ 降到 660 ℃，试样 中铁素体的体积分数从 15% 增加到 32% ，屈服强度 从 580 MPa 降低到 540 MPa，屈强比从 0. 75 降低到 0. 71，均匀伸长率从 8. 3% 升高到 9. 0% ( 图 5( a) ， ( b) ) ; 而与屈服强度持续降低所不同的是，试样的 抗拉强度在随加速冷却的开冷温度降低过程中先 是略有升高，随后才转而降低，期间在 690 ℃ 时达 到一个相对最高值( 图 5( a) ) ． 此外还可以看出， 随着加速冷却的终冷温度从 500 ℃ 降到 450 ℃ 时， 试样的屈服强度没有变化，而抗拉强度从 780 MPa 降低到了 750 MPa，均匀伸长率则从 8. 7% 显著提 升至 10. 5% ，同时屈强比也从 0. 72 升高到 0. 75 ( 图 5( c) ) ． 3 讨论 一般而言，多相显微组织构成的材料的性能是 组织中每一相的性能以及各相之间相互作用的综合 反映． 铁素体 － 贝氏体双相组织抗大变形管线钢的 性能与组织中铁素体、贝氏体及 M/A 的性能以及各 相之间的相容性有关． 不同的冷却条件决定了最终 组织中各相的体积分数、形态和相对强度，从而直接 影响到钢的强度与变形特征． 3. 1 缓慢冷却阶段对组织与性能的影响 在两阶段控制冷却的第 1 阶段缓慢冷却过程 中，随着温度降低到 Ar3温度以下，奥氏体开始发生 先共析铁素体转变，组织中首先析出一部分多边形 铁素体( PF) ; 在随后第 2 阶段加速冷却过程中，未 转变的剩余奥氏体除小部分按块状转变机理相变生 成少量的准多边形铁素体( QF) 外，其余大部分转变 ·837·