正在加载图片...
.1424 北京科技大学学报 第31卷 (3)对X100管线钢中析出粒子的化学相定量 分析表明，析出粒子的平均尺寸较小，平均尺寸为 45.4nm,但总体的质量分数只有0.062%，经计算， 其析出强化贡献仅为52MPa左右，对屈服强度的贡 献较小 参考文献 [1]Tanguy B.Plastic and damage behavior of a high strength X100 pipeline steel:Experiments and modeling.Int Pressure Vessels Piping,2008.85(5):322 粒子尺寸m [2]Fairchild D P.Maciam L.Papka S D.ct al.High strength steelbe- yond X100//Pipe Dreamer's Conference.Yokohama:2002:307 图4X100管线钢析出相的粒度分布 [3]Li HL.Highlights of research and application of gas transmitting Fig.4 Size distribution of precipitation particles in X100 pipeline linepipe.Weld Pipe Tube.2000.23(3):43 steel (李鹤林·天然气输送钢管研究中的几个热点问题.焊管， 2000.23(3):43) 式中，△o。为屈服强度增量，MPa;G为剪切模量， [4]DuZ Y.Research and development of X100 high grade pipeline MPa,对于铁基为81600MPa;b为柏氏矢量，mm, steel.Weld Technol.2006.35(Suppl):1 对于铁素体为0.248nm;fv为析出相粒子的体积分 (杜则裕.高强度管线钢X100的研究进展.焊接技术，2006， 数，可由质量分数fm得到，即fv=7.87fm/7.803: 35(增刊)：1) X为析出相粒子的直径，mm门. [5]Zhang X L.Feng Y R.Zhuang C J.Development and mi- crostructural design of X100 high grade pipeline steel.Mater 在实验用X100管线钢的析出相粒度分布中， Bem,2007,2(5):34 5nm以下的析出粒子含量较高，尺寸分布峰值出现 (张小立，冯耀荣，庄传晶·X1O0高钢级管线钢的发展及组织 于18~36nm·由微合金碳氮化物沉淀析出的热力 设计.材料导报网刊，2007,2(5)：34) 学和动力学可知，18~36nm的颗粒是由形变诱导 [6]Zhang X L.Feng Y R.Zhuang C J,et al.Study on effective par- 析出的，10nm以下的是从铁素体中析出的12].由 ticle size of high grade pipeline steels and relationship between 于X100管线钢的轧后冷却速率较高，碳氨化物在 CVN.J Mater Eng.2008(7):1 (张小立，冯耀荣，庄传晶，等.高钢级管线钢中有效晶粒尺 水冷过程中的析出被抑制，从而在后续的空冷过程 寸及与CVN关系研究.材料工程，2008(7)：1) 中以更小的尺寸在铁素体中析出，从而提高了析出 [7]Gladman T.Precipitation hardening in metals.Mater Sci Tech- 强化效果，但是，在形变过程中诱导析出的粒子可 mol,1999,15(1):30 以钉扎晶界，抑制轧制过程中的奥氏体晶粒以及相 [8]Zhang X L,Feng Y R.Zhao W Z,et al.Evolution of mi- 变过程中铁素体的晶粒长大，从而细化了最终组织， crostructure of high-grade pipeline steel.Spec Steel,2008.29 (2):41 提高了细晶强化效果 (张小立，冯耀荣，赵文轸，等.高钢级管线钢显微组织的演 X100管线钢析出粒子的平均尺寸虽然较小，但 变.特殊钢，2008,29(2)：41) 总体析出质量分数仅为0.062%.通过对20nm以 [9]Hwang B.KimY G.Lee S,et al.Effective grain size and Charpy 下粒子的析出强化计算得出，X100管线钢中微合金 impact properties of high toughness X70 pipeline steels.Metall 碳氨化物析出的强化作用约为52MPa· Mater Trans A,2005,36(8):2107 [10]Daigne J.Guttmann M.Naylor J P.The influence of lath 3结论 boundaries and carbide distribution on yield strength of 0.4%C tempered martensitic steels.Mater Sci Eng,1982.56(1):1 (1)X100管线钢显微组织主要以细致的粒状 [11]Feng R.Metal Physics.Beijing:Metallurgical Industry Press. 贝氏体为主，还有少部分针状铁素体和板条贝氏体， 2000 晶粒内部和晶界上弥散分布着大量细小的M/A (冯瑞。金属物理学.北京：科学出版社，2000) 岛，尺寸绝大多数小于1m,体积分数约为4%. [12]Cao JC.Yong Q L.Liu Q Y.et al.Precipitation of micro-al- (2)X100管线钢组织的平均有效晶粒尺寸为 loyed carbonitride and its strengthening mechanism in low car- 2m左右，平行于板面方向的平均有效晶粒尺寸略大 bonsteels containing Nb and Mo.Trans Mater Heat Treat, 2006,27(5):51 于垂直于板面方向的晶粒尺寸，实验证明，细化有效 (曹建春，雍岐龙，刘清发，等.含铌钼钢中微合金碳氮化物沉 晶粒尺寸以及减小组织方向性可明显改善低温韧性， 淀析出及强化机制.材料热处理学报，2006,27(5)：51)图4 X100管线钢析出相的粒度分布 Fig．4 Size distribution of precipitation particles in X100 pipeline steel 式中Δσp 为屈服强度增量MPa；G 为剪切模量 MPa对于铁基为81600MPa；b 为柏氏矢量mm 对于铁素体为0∙248nm；f V 为析出相粒子的体积分 数可由质量分数 f m 得到即 f V＝7∙87f m／7∙803； X 为析出相粒子的直径mm ［7］． 在实验用 X100管线钢的析出相粒度分布中 5nm以下的析出粒子含量较高尺寸分布峰值出现 于18～36nm．由微合金碳氮化物沉淀析出的热力 学和动力学可知18～36nm 的颗粒是由形变诱导 析出的10nm 以下的是从铁素体中析出的［12］．由 于 X100管线钢的轧后冷却速率较高碳氮化物在 水冷过程中的析出被抑制从而在后续的空冷过程 中以更小的尺寸在铁素体中析出从而提高了析出 强化效果．但是在形变过程中诱导析出的粒子可 以钉扎晶界抑制轧制过程中的奥氏体晶粒以及相 变过程中铁素体的晶粒长大从而细化了最终组织 提高了细晶强化效果． X100管线钢析出粒子的平均尺寸虽然较小但 总体析出质量分数仅为0∙062％．通过对20nm 以 下粒子的析出强化计算得出X100管线钢中微合金 碳氮化物析出的强化作用约为52MPa． 3 结论 （1） X100管线钢显微组织主要以细致的粒状 贝氏体为主还有少部分针状铁素体和板条贝氏体 晶粒内部和晶界上弥散分布着大量细小的 M／A 岛尺寸绝大多数小于1μm体积分数约为4％． （2） X100管线钢组织的平均有效晶粒尺寸为 2μm左右平行于板面方向的平均有效晶粒尺寸略大 于垂直于板面方向的晶粒尺寸．实验证明细化有效 晶粒尺寸以及减小组织方向性可明显改善低温韧性． （3） 对 X100管线钢中析出粒子的化学相定量 分析表明析出粒子的平均尺寸较小平均尺寸为 45∙4nm但总体的质量分数只有0∙062％经计算 其析出强化贡献仅为52MPa 左右对屈服强度的贡 献较小． 参 考 文 献 ［1］ Tanguy B．Plastic and damage behavior of a high strength X100 pipeline steel：Experiments and modeling．Int J Pressure Vessels Piping200885（5）：322 ［2］ Fairchild D PMaciam LPapka S Det al．High-strength stee-l beyond X100∥Pipe Dreamer’s Conference．Yokohama2002：307 ［3］ Li H L．Highlights of research and application of gas transmitting linepipe．Weld Pipe T ube200023（3）：43 （李鹤林．天然气输送钢管研究中的几个热点问题．焊管 200023（3）：43） ［4］ Du Z Y．Research and development of X100high grade pipeline steel．Weld Technol200635（Suppl）：1 （杜则裕．高强度管线钢 X100的研究进展．焊接技术2006 35（增刊）：1） ［5］ Zhang X LFeng Y RZhuang C J．Development and microstructural design of X100 high grade pipeline steel． Mater Rev20072（5）：34 （张小立冯耀荣庄传晶．X100高钢级管线钢的发展及组织 设计．材料导报网刊20072（5）：34） ［6］ Zhang X LFeng Y RZhuang C Jet al．Study on effective particle size of high grade pipeline steels and relationship between CVN．J Mater Eng2008（7）：1 （张小立冯耀荣庄传晶等．高钢级管线钢中有效晶粒尺 寸及与 CVN 关系研究．材料工程2008（7）：1） ［7］ Gladman T．Precipitation hardening in metals．Mater Sci Technol199915（1）：30 ［8］ Zhang X LFeng Y RZhao W Zet al．Evolution of microstructure of high-grade pipeline steel．Spec Steel200829 （2）：41 （张小立冯耀荣赵文轸等．高钢级管线钢显微组织的演 变．特殊钢200829（2）：41） ［9］ Hwang BKimY GLee Set al．Effective grain size and Charpy impact properties of high-toughness X70 pipeline steels． Metall Mater T rans A200536（8）：2107 ［10］ Daiqne JGuttmann MNaylor J P．The influence of lath boundaries and carbide distribution on yield strength of 0∙4％ C tempered martensitic steels．Mater Sci Eng198256（1）：1 ［11］ Feng R．Metal Physics．Beijing：Metallurgical Industry Press 2000 （冯瑞．金属物理学．北京：科学出版社2000） ［12］ Cao J CYong Q LLiu Q Yet al．Precipitation of micro-alloyed carbonitride and its strengthening mechanism in low carbonsteels containing Nb and Mo． T rans Mater Heat T reat 200627（5）：51 （曹建春雍岐龙刘清发等．含铌钼钢中微合金碳氮化物沉 淀析出及强化机制．材料热处理学报200627（5）：51） ·1424· 北 京 科 技 大 学 学 报 第31卷