基于不同加速冷却法的大变形管线钢组织控制及性能优化

论文摘要

本文采用材料显微分析方法、力学性能测试手段和热模拟技术,通过适度加速冷却、临界区加速冷却和延迟加速冷却的热处理,使得X80管线钢在高强韧性的同时,具有优良的抗大变形的性能,建立了大变形管线钢工艺—组织—性能之间的关系。研究表明,通过加速冷却条件的控制,可改善X80管线钢的组织结构和强韧特性,使之具有一定的大变形能力。当分别采用冷却介质为油冷的适度加速冷却方法、加热温度为840℃的临界区加速冷却方法和始冷温度为530℃的延迟加速冷却方法时,试验钢X80可获得（B+F）双相组织。通过不同加速冷却方法获得的（B+F）X80管线钢的显微组织以细小的贝氏体为主,辅以一定量细小、高密度位错的铁素体。这种（B+F）双相组织使试验钢在高强韧性的同时,具有低的屈强比、大的均匀伸长率和高的形变强化指数,满足大变形管线钢的要求。对贝氏体+铁素体大变形管线钢断裂过程的实验观察表明,裂纹形核通常采用三种方式,即夹杂物（或第二相质点）形核、相界面形核以及铁素体或贝氏体的基体形核。裂纹主要通过铁素体扩展,当裂纹通过铁素体时,裂纹通常直线穿越,表明铁素体对裂纹的阻止作用较小；当裂纹与贝氏体相遇时,裂纹通常曲线迂回,表明贝氏体对裂纹的阻止作用较大。在实验观察和理论分析的基础上建立了铁素体+贝氏体大变形管线钢的变形和断裂模型。通过对贝氏体+铁素体大变形管线钢组织与性能的回归分析可知,随着贝氏体平均自由程的减小和贝氏体单位面积相界长度的增大,或随着贝氏体体积分数的增大和贝氏体平均晶粒直径的减小,大变形管线钢的强度升高,塑性减小。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究目的和意义
• 1.3 管线钢的应用与发展趋势
• 1.3.1 管线钢的应用
• 1.3.2 管线钢的发展趋势
• 1.4 双相钢的发展和应用
• 1.5 大变形管线钢的发展动态及其研究现状
• 1.5.1 大变形管线钢的研究进展
• 1.5.2 大变形管线钢的国内外研究动态
• 1.6 研究内容
• 第二章 实验材料与实验方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 热模拟实验
• 2.2.1 Gleeble-2500型热模拟试验机简单介绍
• 2.2.2 热模拟试样类型
• 2.3 力学性能实验
• 2.3.1 拉伸性能实验
• 2.3.2 冲击韧性实验
• 2.3.3 硬度实验
• 2.4 显微组织分析实验
• 第三章 实验钢连续冷却转变曲线的建立
• 3.1 引言
• 3.2 实验原理
• 3.3 实验方法
• 3.3.1 热模拟试验
• 3.3.2 临界点的确定
• 3.3.3 金相分析及硬度实验
• 3.3.4 CCT曲线的建立
• 3.4 实验结果及分析
• 3.5 小结
• 第四章 管线钢适度加速冷却的组织和性能
• 4.1 引言
• 4.2 实验材料与实验方法
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 获取双相组织的适度加速冷却法
• 4.2.3 性能测试及组织分析
• 4.3 实验结果及分析
• 4.3.1 强塑性实验
• 4.3.2 冲击韧性实验
• 4.4 分析讨论
• 4.4.1 组织结构对性能的影响
• 4.4.2 大变形钢和普通钢的性能比较
• 4.5 小结
• 第五章 管线钢临界区加速冷却的组织和性能
• 5.1 引言
• 5.2 实验材料与实验方法
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 获取双相组织临界区加速冷却方法
• 5.2.3 性能测试及组织分析
• 5.3 实验结果及分析
• 5.3.1 强塑性实验
• 5.3.2 冲击韧性实验
• 5.3.3 综合力学性能比较
• 5.4 分析讨论
• 5.4.1 组织结构对性能的影响
• 5.4.2 组织含量对性能的影响
• 5.4.3 大变形钢和普通钢的性能比较
• 5.5 小结
• 第六章 管线钢延迟加速冷却的组织和性能
• 6.1 引言
• 6.2 实验材料与实验方法
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 获取复相组织的延迟加速冷却法
• 6.2.3 性能测试及组织分析
• 6.3 实验结果及分析
• 6.3.1 强塑性实验
• 6.3.2 冲击韧性实验
• 6.3.3 综合力学性能比较
• 6.4 分析讨论
• 6.4.1 组织结构对性能的影响
• 6.4.2 组织含量对性能的影响
• 6.4.3 大变形钢和普通钢的性能比较
• 6.5 小结
• 第七章 贝氏体+铁素体大变形管线钢的变形和断裂
• 7.1 引言
• 7.2 实验材料与实验方法
• 7.2.1 实验材料
• 7.2.2 拉伸试验
• 7.2.3 断口观察试验
• 7.3 变形与断裂过程中的实验观察
• 7.3.1 显微组织和塑性变形的关系
• 7.3.2 断裂过程的实验观察
• 7.3.3 大变形管线钢断裂模型的建立
• 7.4 小结
• 第八章 贝氏体+铁素体大变形管线钢组织-性能关系的回归分析
• 8.1 引言
• 8.2 回归分析方法及原理
• 8.2.1 多元线性回归原理
• 8.2.2 运用Excel软件回归分析方法
• 8.2.3 性能测试及金相组织
• 8.2.4 表征双相组织特点的组织参量
• 8.2.5 组织参量与性能的回归、方差分析
• 8.3 分析讨论
• 8.4 小结
• 第九章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 详细摘要