【摘 要】
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高强度低合金管线钢作为最主要的石油天然气运输装备用钢,一直备受关注。由于服役环境的复杂多变,开发具有良好焊接性、强韧性、耐腐蚀性、抗大变形能力等多种性能的管材是当下国内外研究者的重要任务之一。为探究奥氏体化条件对X65钢组织的影响,从而为优化性能提供理论及实验依据,本文通过设计不同奥氏体化温度及时间,结合金相显微镜、透射电子显微镜、淬火膨胀仪、高温激光共聚焦显微镜等一系列的分析测试手段,研究实验钢
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高强度低合金管线钢作为最主要的石油天然气运输装备用钢,一直备受关注。由于服役环境的复杂多变,开发具有良好焊接性、强韧性、耐腐蚀性、抗大变形能力等多种性能的管材是当下国内外研究者的重要任务之一。为探究奥氏体化条件对X65钢组织的影响,从而为优化性能提供理论及实验依据,本文通过设计不同奥氏体化温度及时间,结合金相显微镜、透射电子显微镜、淬火膨胀仪、高温激光共聚焦显微镜等一系列的分析测试手段,研究实验钢在奥氏体化过程中第二相的演变对奥氏体晶粒长大过程的影响。此外,对奥氏体化过程后的冷却过程中发生的组织演变及相变行为也进行了探究。研究结果表明:在950-1150℃不同温度进行奥氏体化时,发现组织中存在富含Ti和Nb元素的两种不同类型碳氮化物,并对最终的奥氏体晶粒尺寸产生影响。当奥氏体化温度升高时,热稳定性较高、尺寸较大的矩形富Ti碳氮化物在整个温度范围内发生粗化行为;而当温度在1050℃以上时,尺寸相对较小的圆形富Nb碳氮化物溶解。随着两种碳氮化物状态的变化,奥氏体晶界处产生的钉扎力逐渐降低,奥氏体晶界迁移及晶粒尺寸也因此受到影响。在此基础上,建立了基于未溶第二相动态演化的奥氏体晶粒生长动力学模型,对奥氏体化过程中奥氏体晶粒尺寸变化进行预测。该方法既能够减少大量的重复性试验以及统计工作,又可获得反映整个过程变化的连续性曲线,为研究奥氏体晶粒尺寸的变化提供了新的思路和方法。为探究奥氏体化过程对冷却过程的影响,设置相同的冷却速率（1℃/s）。研究发现在奥氏体化过程中,温度升高并延长保温时间能够增加合金元素在奥氏体溶解量,推迟相变在贝氏体区间发生,使室温组织由多边形铁素体+珠光体组织向多边形铁素体+粒状贝氏体组织过渡。此外,当冷却过程中发生两种相变时,先发生高温铁素体相变,随着温度的降低,贝氏体相变与铁素体相变同时进行,出现重叠相变区间,当铁素体相变结束时,贝氏体相变仍然继续进行,直至结束。通过对冷却过程中组织演变与相变行为的研究,总结了相变规律,在生产中可以通过设置合理的热处理工艺参数达到控制贝氏体/铁素体比例的目的,为实际冶炼过程中室温组织控制提供一定的理论基础。
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