第8期 任毅等：组织形貌对X80管线钢性能影响 .799 表2实验钢的力学性能 Table 2 Mechanical properties of test steels 拉伸实验 冲击实验 DWTT实验 厚度/ 试样 屈服强度， 抗拉强度， 延伸率， 冲击功，Akw小 剪切面积， mm Ro.5/(N'mm-2)R/(Nmm-2) A5n/% (-20℃，10mm×10mm×55mm) SA/% 1# 18.4 545 645 38 268 256 283 100 100 2 18.4 580 695 38 383 434 441 100 100 3.2转变温度 系列温度冲击实验结果表明：2工艺的冲击功 脆性转变温度有不同的表达方法：(1)零解理 远高于1#工艺，甚至在一80℃的温度下，冲击功仍 断(fracture transition plastic,FTP);(2)零塑性转变 温度(nil ductility temperature,NDT);(3)50%塑性 然可达200J左右；而1*工艺试样在一60℃时开始 呈下降趋势.从剪切面积随温度变化情况可见，2* (fracture appearance transition temperature. 试样的剪切面积在一80℃时仍然是85%以上的纤 FATT50);(4)获得标准冲击功的值的温度定义等 维状断口，FATT85应在一80℃以下；而1#试样在 本文以冲击试样的塑性剪切面积为85%的实验温 一60℃时剪切面积为60%左右，其FATT85应在 度为X80的脆性转变温度，X80脆性转变温度情况 -40~一60℃之间. 实验结果见表3. 3.3微观组织 表3实验钢系列冲击 由图1可以看出：1*和2#试样的微观组织都 Table 3 Series collision of test steels 是由细小板条铁素体和少量的粒状贝氏体构成的复 -20℃ -40℃ -60℃ -80℃ 试 合组织，2#试样的晶粒更加细小，针状组织所占比 样 Ak/SA/ Ak/SA/Aw/SA/ Aw/SA/ 例较多；而1#试样的组织相对粗大.在化学成分相 % % ÷ % 同条件下，1#和2*试样的组织均为以针状铁素体 268 100 255 100 230 60 80 40 为主的组织，针状铁素体被认为是对解理断裂具有 1# 256 100 249 100 200 50 28 10 高抗力的连续的显微组织].2试样的组织晶粒 283 100 220 100 250 70 3510 细小，细小的晶粒可以有效提高强度同时，通过晶界 383 100 359 100 305 100 222 90 的延长，有效阻止裂纹扩展，提高韧性，降低材料的 134 100 356 100 360 100 210 90 转变温度，文献[4]也认为，当X80管线钢中针状铁 441 100 349100365100195 85 素体的比例增多时，材料将获得高的夏比冲击韧性， 20m 201m 图1试样的金相组织.(a)1-试样：(b)2试样 Fig-I Metallurgical structures of samples:(a)Sample 1;(b)Sample 2 透射电镜对X80试样组织形貌的观察结果 1和2*试样中都发现了马奥体(M/A),但2# (图2)同样显示2*和1*试样组织均为针状铁素 样中M/A更细小，且呈现不规则的外型（如图3） 体，但2“试样的铁素体板条更加细小，且针状铁素 对管线钢常见组织M/A在裂纹形核与扩展中的作 体所占比例较高，由此可见通过细晶强化可得到强 用存在两种不同观点：第一种观点认为M/A为脆 度更高且韧性更佳的X80管线钢. 性第二相易于裂纹形核与扩展，并给出了M/A裂表2 实验钢的力学性能 Table2 Mechanical properties of test steels 试样 厚度／ mm 拉伸实验 冲击实验 DWTT 实验 屈服强度‚ Rt0∙5／（N·mm —2） 抗拉强度‚ Rm／（N·mm —2） 延伸率‚ A50／％ 冲击功‚A kv／J （—20℃‚10mm×10mm×55mm） 剪切面积‚ SA／％ 1＃ 18∙4 545 645 38 268 256 283 100 100 2＃ 18∙4 580 695 38 383 434 441 100 100 3∙2 转变温度 脆性转变温度有不同的表达方法：（1） 零解理 断（fracture transition plastic‚FTP）；（2） 零塑性转变 温度（nil ductility temperature‚NDT）；（3）50％塑性 断 口 （fracture appearance transition temperature‚ FATT50）；（4） 获得标准冲击功的值的温度定义等． 本文以冲击试样的塑性剪切面积为85％的实验温 度为 X80的脆性转变温度‚X80脆性转变温度情况 实验结果见表3． 表3 实验钢系列冲击 Table3 Series collision of test steels 试 样 —20℃ —40℃ —60℃ —80℃ A kv／ J SA／ ％ A kv／ J SA／ ％ A kv／ J SA／ ％ A kv／ J SA／ ％ 268 100 255 100 230 60 80 40 1＃ 256 100 249 100 200 50 28 10 283 100 220 100 250 70 35 10 383 100 359 100 305 100 222 90 2＃ 434 100 356 100 360 100 210 90 441 100 349 100 365 100 195 85 系列温度冲击实验结果表明：2＃工艺的冲击功 远高于1＃工艺‚甚至在—80℃的温度下‚冲击功仍 然可达200J 左右；而1＃工艺试样在—60℃时开始 呈下降趋势．从剪切面积随温度变化情况可见‚2＃ 试样的剪切面积在—80℃时仍然是85％以上的纤 维状断口‚FATT85应在—80℃以下；而1＃试样在 —60℃时剪切面积为60％左右‚其 FATT85应在 —40～—60℃之间． 3∙3 微观组织 由图1可以看出：1＃ 和2＃ 试样的微观组织都 是由细小板条铁素体和少量的粒状贝氏体构成的复 合组织．2＃试样的晶粒更加细小‚针状组织所占比 例较多；而1＃试样的组织相对粗大．在化学成分相 同条件下‚1＃ 和2＃ 试样的组织均为以针状铁素体 为主的组织‚针状铁素体被认为是对解理断裂具有 高抗力的连续的显微组织［3］．2＃ 试样的组织晶粒 细小‚细小的晶粒可以有效提高强度同时‚通过晶界 的延长‚有效阻止裂纹扩展‚提高韧性‚降低材料的 转变温度．文献［4］也认为‚当 X80管线钢中针状铁 素体的比例增多时‚材料将获得高的夏比冲击韧性． 图1 试样的金相组织．（a）1＃试样；（b）2＃试样 Fig．1 Metallurgical structures of samples： （a） Sample1＃；（b） Sample2＃ 透射电镜对 X80试样组织形貌的观察结果 （图2）同样显示2＃ 和1＃ 试样组织均为针状铁素 体‚但2＃试样的铁素体板条更加细小‚且针状铁素 体所占比例较高．由此可见通过细晶强化可得到强 度更高且韧性更佳的 X80管线钢． 1＃和2＃试样中都发现了马奥体（M／A）‚但2＃ 样中 M／A 更细小‚且呈现不规则的外型（如图3）． 对管线钢常见组织 M／A 在裂纹形核与扩展中的作 用存在两种不同观点：第一种观点认为 M／A 为脆 性第二相易于裂纹形核与扩展‚并给出了 M／A 裂 第8期 任 毅等： 组织形貌对 X80管线钢性能影响 ·799·