第4期 阮红志等：高钢级X100管线钢中的M-A岛 ·479· 晰，板条的宽度为0.20.4m,板条的长度远大于 成，这就形成所谓的M-A岛.M-A岛中的马氏体由 宽度，板条间为小角度晶界.图6(b)为与图6(a) 于含碳量较高，转变成的马氏体为李晶马氏体1. 相对应的暗场像，M-A岛处于板条之间，呈针状或 提高冷速，过冷奥氏体的过冷度增加，碳来不 薄膜状分布.图6(c)和图6(d)为旋转试样方向，使 及实现长程扩散，只能在小的区域富集，使M-A岛 试样中其他的某些马氏体满足布拉格方程，得到的 由尺寸较大的块状、条状变成尺寸较小，均匀分布 M-A岛另一组明暗场相.从图6(d)中可以看出，M 的块状、条状：进一步增加冷速，会转变成针状和薄 A岛的衬度与基体相近，但出现了另外两条呈针状 膜状.针状和薄膜状的M-A岛弱化了板条的界面， 的MA岛.相对于前者，长度缩短.由此可知，板 降低了界面结合能，极易产生裂纹，从而降低管线 条间分布着取向不同的M-A岛. 钢的韧性，这就需要冷却速度不要过大， 通过对比高低冷速下获得试样中M-A岛的透 4结论 射电镜像可知，提高冷速，试样中条状和块状的M A岛消失，取而代之的是针状和薄膜状的MA岛 (1)MA岛分布在铁素体板条间和不规则铁素 这主要由于快冷过程中，碳来不及长程扩散，只能 体的边界上，降低冷却开始温度，MA岛的体积分 实现短程扩散.当冷却到马氏体相变开始温度以下， 数降低，尺寸减小，分布更加均匀. 这些富碳的过冷奥氏体就转变成M-A岛.由于这些 (2)在冷却的过程中，富碳的过冷奥氏体部分 M-A岛宽度偏窄，不容易观察到其内部细微结构， 转变成不同取向的马氏体，这些马氏体的亚结构为 但应该也为马氏体和过冷奥氏体组成，二者之间的 微孪晶，所以M-A岛由残留的过冷奥氏体和孪晶 比例应该与成分和工艺有关 马氏体组成 (3)提高冷却速度，M-A岛由尺寸较大的块状、 3讨论 条状变成尺寸较小且均匀分布的块状、条状；进一 管线钢中MA岛是贝氏体钢中的一个重要的 步提高冷却速速，转变成针状和薄膜状，弱化了板 结构特征，微观结构中M-A岛的含量、尺寸及分布 条界面，降低了管线钢的韧性.所以只有控制冷速 对管线钢的性能有重要的影响9.管线钢中强度的 在一定范围内，才能获得尺寸细小，弥散分布的M 提高是位错强化、细晶强化、沉淀强化及铌钛的碳 A岛 氮化物的析出强化等综合作用的结果.对于X70钢 级以上的管线钢，组织中出现M-A岛，其强化机制 参考文献 还应存在MA岛的强化机制.有研究表明10：适当 提高材料中M-A岛的体积分数及减小M-A岛的尺 [1]Tong K,Zhuang C J,Liu Q,et al.Microstructure charac- 寸，管线钢的强度将提高：降低材料中MA岛的 teristics of M/A islands in high grade pipeline steel and its 体积分数及减小M-A岛的尺寸，管线钢的韧性将 effect on mechanical properties.Mater Mech Eng,2011, 提高.细小分布的M-A岛能阻止裂纹的扩展，使材 35(2):4 (全珂，庄传晶，刘强，等.高钢级管线钢中M/A岛的微观 料不易因应力集中而诱发微裂纹，从而提高材料韧 特征及其对力学性能的影响.机械工程材料，2011,35(2)： 性.在实验中，降低冷却开始温度及提高冷却速度， 4) 可以降低M-A岛的体积分数，使强化效果减弱，但 [2 Wang XX.Development progress of pipeline steel with 使MA岛的尺寸更加细小，分布更加弥散，从而提 extra-high strength.Welded Pipe Tube,2010,33(2):5 高管线钢的韧性. (王晓香.超高强度管线钢管研发新进展.焊管，2010,33(2)： MA岛的形成原因：当管线钢经过再结晶区 5) 轧制和未再结晶区轧制后，在冷却的过程中，碳原 3]Gao H L.The challenges for pipeline projects devel- 子在奥氏体中扩散并重新分布，形成富碳区和贫碳 opment trend of pipeline steel.Welded Pipe Tube,2010. 区，贫碳区在相变的过程中转变成铁素体板条，使 33(10):5 (高惠临.管道工程面临的挑战与管线钢的发展趋势.焊 碳从过饱和的固溶体中脱溶，进一步提高富碳区中 管，2010,33(10)：5) 碳的含量，增加了过冷奥氏体的稳定性.当冷却温 4]Zheng L,Fu J Y.Recent development of high performance 度低于马氏体相变开始温度时，过冷奥氏体中部分 pipeline steel.Iron Steel,2006,41(10):1 奥氏体转变成马氏体，由于转变不完全，当冷却到 (郑磊，傅俊岩.高等级管线钢的发展现状.钢铁.2006 室温时，过冷奥氏体由马氏体和部分残留奥氏体组 41(10):1)第 期 阮红志等 高钢级 管线钢中的 一 岛 · · 晰‚板条 的宽度为 卜 ‚板条的长度远大于 宽度 ‚板条间为小角度晶界 图 为与图 相对应的暗场像 ‚ 一 岛处于板条之间‚呈针状或 薄膜状分布 图 和图 为旋转试样方向‚使 试样 中其他 的某些马氏体满足布拉格方程 ‚得到的 一 岛另一组明暗场相 从图 中可以看出‚ 岛的衬度与基体相近 ‚但 出现 了另外两条呈针状 的 一 岛 相对于前者 ‚长度缩短 由此可知 ‚板 条间分布着取 向不 同的 一 岛 通过对 比高低冷速下获得试样 中 一 岛的透 射电镜像可知‚提高冷速 ‚试样中条状和块状的 岛消失‚取而代之 的是针状和薄膜状 的 一 岛 这主要 由于快冷过程 中‚碳来不及长程扩散 ‚只能 实现短程扩散 当冷却到马 氏体相变开始温度 以下 ‚ 这些富碳的过冷奥 氏体就转变成 一 岛 由于这些 一 岛宽度偏窄 ‚不容易观察到其 内部细微结构 ‚ 但应该也为马 氏体和过冷奥 氏体组成 ‚二者之间的 比例应该与成分和工艺有关 成‚这就形成所谓的 一 岛 一 岛中的马 氏体 由 于含碳量较高 ‚转变成的马 氏体为孪 晶马 氏体 ‘ 提高冷速 ‚过冷奥 氏体 的过冷度增加 ‚碳来不 及实现长程扩散‚只能在小的区域富集 ‚使 一 岛 由尺寸较大的块状 、条状变成尺寸较小 ‚均匀分布 的块状 、条状 进一步增加冷速 ‚会转变成针状和薄 膜状 针状和薄膜状 的 一 岛弱化 了板条 的界面 ‚ 降低 了界面结合能 ‚极易产生裂纹 ‚从而降低管线 钢 的韧性 ‚这就需要冷却速度不要过大 讨论 管线钢 中 一 岛是贝氏体钢中的一个重要 的 结构特征‚微观结构 中 岛的含量 、尺寸及分布 对管线钢 的性能有重要 的影响 管线钢 中强度 的 提高是位错强化 、细晶强化 、沉淀强化及妮钦的碳 氮化物的析 出强化等综合作用的结果 对于 钢 级 以上的管线钢 ‚组织中出现 一 岛‚其强化机制 还应存在 一 岛的强化机制 有研究表 明 适当 提高材料 中 一 岛的体积分数及减小 一 岛的尺 寸 ‚管线钢 的强度将提高 降低材料 中 一 岛的 体积分数及减小 一 岛的尺寸 ‚管线钢 的韧性将 提高 细小分布的 一 岛能阻止裂纹的扩展 ‚使材 料不易因应力集 中而诱发微裂纹 ‚从而提高材料韧 性 在实验 中‚降低冷却开始温度及提高冷却速度 ‚ 可 以降低 一 岛的体积分数 ‚使强化效果减弱‚但 使 一 岛的尺寸更加细小 ‚分布更加弥散 ‚从而提 高管线钢 的韧性 一 岛的形成原 因 当管线钢经过再结晶区 轧制和未再结晶区轧制后 ‚在冷却的过程 中‚碳原 子在奥 氏体 中扩散并重新分布 ‚形成富碳 区和贫碳 区‚贫碳 区在相变的过程 中转变成铁素体板条 ‚使 碳从过饱和的固溶体中脱溶 ‚进一步提高富碳区中 碳 的含量 ‚增加 了过冷奥 氏体 的稳定性 当冷却温 度低于马 氏体相变开始温度时‚过冷奥 氏体中部分 奥 氏体转变成马氏体 ‚由于转变不完全 ‚当冷却到 室温 时‚过冷奥 氏体 由马氏体和部分残 留奥 氏体组 结论 一 岛分布在铁素体板条间和不规则铁素 体的边界上 ‚降低冷却开始温度 ‚ 一 岛的体积分 数降低 ‚尺寸减小 ‚分布更加均匀 在冷却的过程中‚富碳的过冷奥 氏体部分 转变成不 同取 向的马 氏体 ‚这些马氏体的亚结构为 微孪晶‚所 以 一 岛由残 留的过冷奥 氏体和孪 晶 马 氏体组成 提高冷却速度‚ 一 岛由尺寸较大的块状、 条状变成尺寸较小且均匀分布 的块状 、条状 进一 步提高冷却速速 ‚转变成针状和薄膜状 ‚弱化 了板 条界面 ‚降低 了管线钢 的韧性 所 以只有控制冷速 在一定范围内‚才能获得尺寸细小‚弥散分布的 岛 参 考 文 献 【 ‚ ‚ ‚ ‘ 亡 几夕‚ ‚ 全坷‚庄传晶‚刘强‚等 高钢级管线钢中 岛的微观 特征及其对力学性能的影响 机械工程材料‚ ‚ 【」 · 乞 几 ‘。‚ ‚ 王晓香 超高强度管线钢管研发新进展 焊管‚ ‚ 【〕 币’ 甲 几 乙。‚ ‚ 高惠临 管道工程面临的挑战与管线钢 的发展趋势 焊 管‚ ‚ 」 ‚ · 几 亡 ‚ ‚ 郑磊‚傅俊岩 高等级管线钢 的发展现状 钢铁‚ ‚