DOL:10.13374h.issn1001-053x.2012.05.011 第34卷第5期 北京科技大学学报 Vol.34 No.5 2012年5月 Journal of University of Science and Technology Beijing May 2012 X80管线钢微孔洞形核 邱保文12)8袁泽喜”周桂峰》 1)武汉科技大学材料与治金学院，武汉4300812)武钢研究院，武汉430080 通信作者，E-mail:qbwent@wisco.com.cn 摘要利用扫描电镜和透射电镜等手段，观察了X80管线钢中的夹杂物和MA岛，获得了它们的尺寸统计特征.应用不同 颈缩程度的拉伸试验，探明了X80管线钢中微孔洞萌生的机理：第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物，在颈缩初期已 经开始：第二阶段属高应变量阶段，此时孔洞是通过MA岛/基体界面脱离形核.通过有限元法分析了拉伸过程，确定了试样 的真实应力一应变曲线，计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和MA岛/基体界面强度 关键词管线钢：微孔洞：形核：界面强度 分类号TG142.1 Microvoid nucleation in X80 pipeline steel QIU Bao-en,YUAN Zexi,ZHOU Gui-feng? 1)College of Materials and Metallurgy,Wuhan University of Science and Technology,Wuhan 430081,China 2)Research Development Center,Wuhan Iron and Steel Corporation,Wuhan 430080,China Corresponding author,E-mail:qbwen@wisco.com.cn ABSTRACT Inclusions and MA islands in X80 pipeline steel were observed and their statistical size characters were obtained by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy.The mechanism of microvoid nucleation in X80 pipeline steel was studied through a series of tensile tests with different necking degrees.Microvoid nucleation firstly occurs around calcium treatment in- clusions at the early necking stage,while at the deep necking stage,microvoids nucleate by decohesion of MA island/matrix interfaces. Finally the tensile process was analyzed,the curves of true stress to true strain of X80 samples were determined,and the strengths of calcium treatment inclusion/matrix interfaces and MA island/matrix interfaces were calculated by the finite element method. KEY WORDS pipeline steel:microvoids:nucleation:interface strength 韧性断裂的机理尽管十分复杂，涉及因素众多，展X80管线钢韧性断裂特性的研究提供了帮助. 但公认的断裂过程通常被划分为三个阶段，即孔洞 1实验材料与方法 形核、扩张和聚合阶段.在各个阶段均有众多的理 论预测和数值分析研究，显示出对所研究材料的极 实验材料为热机械控制工艺(TMCP)生产的 大依赖性.Qu等0认为在X65管线钢（铁素体型） X80管线钢，组织主要为针状铁素体和岛状残余奥 中含Ca夹杂物与基体界面的脱离是孔洞萌生的主 氏体-马氏体组织（即MA岛），化学成分如表1所 要因素，Poruks等回在一种低碳贝氏体型钢中观察 示.沿横向取样，加工成l0mm圆棒光滑拉伸试 到马氏体与基体界面的脱离是孔洞萌生的主要因 样.拉伸试验在Zwick600E型电子万能试验机上进 素.本文通过不同程度拉伸试样颈缩部位的细观分 行.引伸计标距为50mm,准确度为0.5级.X80管 析和有限元计算，明确了X80管线钢围绕钙处理夹 线钢的力学性能见表2. 杂物和MA岛萌生孔洞的机理，计算了X80管线钢 对同批次的一系列X80管线钢直径为中10mm 中钙处理夹杂物和MA岛与基体的结合强度，为开 的拉伸试样施以不同程度地拉伸，并记录应力一应 收稿日期：201103-28 基金项目：武汉钢铁（集团）公司科研基金资助项目(04050757-3)第 34 卷 第 5 期 2012 年 5 月 北京科技大学学报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol． 34 No． 5 May 2012 X80 管线钢微孔洞形核 邱保文1，2) 袁泽喜1) 周桂峰2) 1) 武汉科技大学材料与冶金学院，武汉 430081 2) 武钢研究院，武汉 430080 通信作者，E-mail: qbwen@ wisco． com． cn 摘 要 利用扫描电镜和透射电镜等手段，观察了 X80 管线钢中的夹杂物和 MA 岛，获得了它们的尺寸统计特征． 应用不同 颈缩程度的拉伸试验，探明了 X80 管线钢中微孔洞萌生的机理: 第一阶段微孔洞的形核是围绕钙处理夹杂物，在颈缩初期已 经开始; 第二阶段属高应变量阶段，此时孔洞是通过 MA 岛/基体界面脱离形核． 通过有限元法分析了拉伸过程，确定了试样 的真实应力--应变曲线，计算了钙处理夹杂物/基体界面强度和 MA 岛/基体界面强度． 关键词 管线钢; 微孔洞; 形核; 界面强度 分类号 TG142. 1 Microvoid nucleation in X80 pipeline steel QIU Bao-wen1，2) ，YUAN Ze-xi 1) ，ZHOU Gui-feng2) 1) College of Materials and Metallurgy，Wuhan University of Science and Technology，Wuhan 430081，China 2) Research ＆ Development Center，Wuhan Iron and Steel Corporation，Wuhan 430080，China Corresponding author，E-mail: qbwen@ wisco． com． cn ABSTRACT Inclusions and MA islands in X80 pipeline steel were observed and their statistical size characters were obtained by scanning electron microscopy and transmission electron microscopy． The mechanism of microvoid nucleation in X80 pipeline steel was studied through a series of tensile tests with different necking degrees． Microvoid nucleation firstly occurs around calcium treatment in￾clusions at the early necking stage，while at the deep necking stage，microvoids nucleate by decohesion of MA island /matrix interfaces． Finally the tensile process was analyzed，the curves of true stress to true strain of X80 samples were determined，and the strengths of calcium treatment inclusion /matrix interfaces and MA island /matrix interfaces were calculated by the finite element method． KEY WORDS pipeline steel; microvoids; nucleation; interface strength 收稿日期: 2011--03--28 基金项目: 武汉钢铁( 集团) 公司科研基金资助项目( 04050757--3) 韧性断裂的机理尽管十分复杂，涉及因素众多， 但公认的断裂过程通常被划分为三个阶段，即孔洞 形核、扩张和聚合阶段． 在各个阶段均有众多的理 论预测和数值分析研究，显示出对所研究材料的极 大依赖性． Qiu 等［1］认为在 X65 管线钢( 铁素体型) 中含 Ca 夹杂物与基体界面的脱离是孔洞萌生的主 要因素，Poruks 等［2］在一种低碳贝氏体型钢中观察 到马氏体与基体界面的脱离是孔洞萌生的主要因 素． 本文通过不同程度拉伸试样颈缩部位的细观分 析和有限元计算，明确了 X80 管线钢围绕钙处理夹 杂物和 MA 岛萌生孔洞的机理，计算了 X80 管线钢 中钙处理夹杂物和 MA 岛与基体的结合强度，为开 展 X80 管线钢韧性断裂特性的研究提供了帮助． 1 实验材料与方法 实验材料为热机械控制工艺( TMCP) 生产的 X80 管线钢，组织主要为针状铁素体和岛状残余奥 氏体--马氏体组织( 即 MA 岛) ，化学成分如表 1 所 示． 沿横向取样，加工成 10 mm 圆棒光滑拉伸试 样． 拉伸试验在 Zwick 600E 型电子万能试验机上进 行． 引伸计标距为 50 mm，准确度为 0. 5 级． X80 管 线钢的力学性能见表 2． 对同批次的一系列 X80 管线钢直径为 10 mm 的拉伸试样施以不同程度地拉伸，并记录应力--应 DOI:10.13374/j.issn1001-053x.2012.05.011