第1期 吴圣杰等：多相组织管线钢的应变时效敏感性 ·65· 向垂直时，预变形并没有改变材料连续屈服的拉伸 应变特征，拉伸时材料仍保持很好的“圆屋顶”型的 特征，但预应变使得纵向的屈服强度和抗拉强度都 有所提高，如图6(b)、6(d)和6(f)所示.可见预应 变方向对横纵向力学行为的影响十分显著. 表1给出了不同应变时效状态下，X80多相组 织钢的拉伸力学性能指标.从表中可以看出，预应 104m 变对横向屈服强度的增加明显高于对抗拉强度的增 图3X80多相组织钢电子背散射花样分析的Kikuchi衬度图 加，这就导致横向的屈强比明显下降.且220℃时 Fig.3 Kikuchi map of EBSD for X80 multi-phase steel 效5min也会使材料的屈服强度和抗拉强度都有所 提高，但时效对屈强比的影响很小.从纵向拉伸性 。一原始村度值 拟合村度值 能指标可以看出，预应变后纵向的屈服强度R。s不 低衬度值 仅没有增加，反而比热轧态有所降低，但抗拉强度比 12 高村度值 热轧态都有所提高.这就导致预应变后，材料纵向 9 的屈强比要比热轧态要低。但是，纵向在时效后屈 服强度明显提高，时效对抗拉强度几乎没什么改变， 贝氏体47.6% 铁素体 52.4% 这就导致了应变时效后的屈强比要比预应变状态 要高. 20 4 60 80 1) 归一化后村度值 从横向屈强比的变化可以看出，预应变量的增 图4X80多相组织钢的归一化后Kikuchi衬度值分布 加，直接导致横向屈强比的增加.当预应变增加至 Fig.4 Normalized Kikuchi contrast value distribution of X80 multi- 2%时，横向的屈强比已增加至0.95，达到了抗大变 phase steel 形管线钢基于应变设计的极限.但是，预应变量的 800 增加对纵向的屈强比改变较小，屈强比始终保持在 700 0.75以下，完全符合抗大变形管线钢的设计要求. 600 横向力学行为 纵向力学行为 3分析讨论 400 传统的观点1切认为应变时效后应力一应变曲 图300 线出现屈服平台主要是由于Cotr©ll气团钉扎位错 200 导致，而本文所讨论的多相组织在预应变后表现出 100 了很好的低时效敏感性应该与多相组织的力学行为 4 6 8 10 有关. 应变/% 3.1多相组织钢应变敏感性 图5X80多相组织钢拉伸应力一应变曲线 本文实验结果表明，预应变对多相组织钢屈 Fig.5 Strain-stress behavior of X80 multi-phase steel 服有非常重要的影响.Kumar等对铁素体/贝 对X80管线钢力学行为的影响，分别对比了X80热 氏体多相组织钢的拉伸变形过程研究表明变形可 轧态，不同预变形条件以及预变形后在220℃时效 分为三个阶段：(1)铁素体的塑性变形阶段：(2) 5min后的拉伸力学性能，结果如图6所示. 铁素体受贝氏体约束的塑性变形阶段：(3)当应力 从图6中可以很明显看出，当预应变方向与最 集中最终达到或超过贝氏体相的临界塑性变形应 终拉伸变形方向一致时，预应变使得原本连续屈服 力时，贝氏体相与铁素体相均同时进行塑性变形， 拉伸应变出现了屈服平台，如图6(a)、6(c)和6(e) 表现为双相钢应变硬化的第三阶段.聂文金等的 所示.预应变为0.6%（如图6(a)所示）预应变后出 对多相组织钢屈服行为的研究也揭示了软硬相体 现屈服平台但没有上屈服点，时效处理后有明显的 积分数对加工硬化指数的影响以及屈服前期软硬 上屈服点出现.当预变形量为1%和2%时（如 相的屈服行为 图6(c)和6(e)所示)，预应变以及时效后都没有上 根据马鸣图等的观点，材料屈服是大量的可 下屈服点的出现.当预应变方向与最终拉伸变形方 动位错扫过相当大面积运动的结果.因此，铁素体第 1 期 吴圣杰等: 多相组织管线钢的应变时效敏感性 图 3 X80 多相组织钢电子背散射花样分析的 Kikuchi 衬度图 Fig． 3 Kikuchi map of EBSD for X80 multi-phase steel 图 4 X80 多相组织钢的归一化后 Kikuchi 衬度值分布 Fig． 4 Normalized Kikuchi contrast value distribution of X80 multi￾phase steel 图 5 X80 多相组织钢拉伸应力--应变曲线 Fig． 5 Strain-stress behavior of X80 multi-phase steel 对 X80 管线钢力学行为的影响，分别对比了 X80 热 轧态，不同预变形条件以及预变形后在 220 ℃ 时效 5 min后的拉伸力学性能，结果如图 6 所示． 从图 6 中可以很明显看出，当预应变方向与最 终拉伸变形方向一致时，预应变使得原本连续屈服 拉伸应变出现了屈服平台，如图 6( a) 、6( c) 和 6( e) 所示． 预应变为 0. 6% ( 如图 6( a) 所示) 预应变后出 现屈服平台但没有上屈服点，时效处理后有明显的 上屈 服 点 出 现． 当 预 变 形 量 为 1% 和 2% 时 ( 如 图 6( c) 和 6( e) 所示) ，预应变以及时效后都没有上 下屈服点的出现． 当预应变方向与最终拉伸变形方 向垂直时，预变形并没有改变材料连续屈服的拉伸 应变特征，拉伸时材料仍保持很好的“圆屋顶”型的 特征，但预应变使得纵向的屈服强度和抗拉强度都 有所提高，如图 6( b) 、6( d) 和 6( f) 所示． 可见预应 变方向对横纵向力学行为的影响十分显著． 表 1 给出了不同应变时效状态下，X80 多相组 织钢的拉伸力学性能指标． 从表中可以看出，预应 变对横向屈服强度的增加明显高于对抗拉强度的增 加，这就导致横向的屈强比明显下降． 且 220 ℃ 时 效 5 min 也会使材料的屈服强度和抗拉强度都有所 提高，但时效对屈强比的影响很小． 从纵向拉伸性 能指标可以看出，预应变后纵向的屈服强度 Ｒt0. 5不 仅没有增加，反而比热轧态有所降低，但抗拉强度比 热轧态都有所提高． 这就导致预应变后，材料纵向 的屈强比要比热轧态要低． 但是，纵向在时效后屈 服强度明显提高，时效对抗拉强度几乎没什么改变， 这就导致了应变时效后的屈强比要比预应变状态 要高． 从横向屈强比的变化可以看出，预应变量的增 加，直接导致横向屈强比的增加． 当预应变增加至 2% 时，横向的屈强比已增加至 0. 95，达到了抗大变 形管线钢基于应变设计的极限． 但是，预应变量的 增加对纵向的屈强比改变较小，屈强比始终保持在 0. 75 以下，完全符合抗大变形管线钢的设计要求． 3 分析讨论 传统的观点［11--13］认为应变时效后应力--应变曲 线出现屈服平台主要是由于 Cottrell 气团钉扎位错 导致，而本文所讨论的多相组织在预应变后表现出 了很好的低时效敏感性应该与多相组织的力学行为 有关． 3. 1 多相组织钢应变敏感性 本文实验结果表明，预应变对多相组织钢屈 服有非常重要的影响． Kumar 等［14］对铁素体 /贝 氏体多相组织钢的拉伸变形过程研究表明变形可 分为三个阶段: ( 1) 铁素体的塑性变形阶段; ( 2) 铁素体受贝氏体约束的塑性变形阶段; ( 3) 当应力 集中最终达到或超过贝氏体相的临界塑性变形应 力时，贝氏体相与铁素体相均同时进行塑性变形， 表现为双相钢应变硬化的第三阶段． 聂文金等［15］ 对多相组织钢屈服行为的研究也揭示了软硬相体 积分数对加工硬化指数的影响以及屈服前期软硬 相的屈服行为． 根据马鸣图等［16］的观点，材料屈服是大量的可 动位错扫过相当大面积运动的结果． 因此，铁素体 ·65·