连续油管用钢热变形特性与再结晶研究

论文摘要

本文采用Gleeble-3500热模拟机,对CT80连续油管用钢进行了热等温压缩试验,研究了CT钢在变形温度为850～1100℃,应变速率为0.001～5s-1变形条件下的热变形行为。借助OM和TEM等实验手段,分析了变形条件对动态再结晶组织及微观结构的影响,结合热加工图和金相组织分析,确定了该合金的最佳变形工艺参数和失稳区域,并制定了TMCP工艺。主要研究结果如下：（1）研究了变形条件对CT80用钢高温流变应力的影响规律。发现在同一变形温度,不同的变形速率下,变形速率越高,流变应力越大,不容易发生动态再结晶；在同一应变速率,不同变形温度条件下,变形温度越高,流变应力越低,越容易发生动态再结晶。（2）根据单道次压缩实验的数据,采用origin软件回归得出了CT80用钢在应变速率为0.001-5s-1,变形温度850-1100℃的本构关系模型。经检验,该模型方程匹配性较好,精度较高。（3）采用单道次压缩实验数据,获得了CT80用钢热压缩变形条件下的Z参数和热变形激活能Q=390.0kJ·mol-1,确定了CT80用钢的流变应力方程（包含峰值应力）,动态再结晶临界应变表达式和再结晶动力学方程。（4）根据热加工图理论,以动态材料模型为基础,构建了CT80用钢的热加工图。加工图中给出了最佳的热连轧变形参数（即变形量、变形温度和变形速率）范围,同时也给出了不适合热连轧加工的失稳变形区范围。（5）根据实验室轧制CT80用钢性能分析,得到基于热加工图的TMCP工艺参数如下：粗轧温度1100℃,精轧温度950℃,开冷温度850℃-860℃,冷速15～20℃/s,冷却至580℃～600℃,之后空冷至室温,得到的试样各项力学性能满足CT80用钢指标：屈服强度≥572MPa,抗拉强度≥621MPa,屈强比≤85%,延伸率≥28%,硬度≤22HRC。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第1章 绪论
• 1.1 关于连续油管
• 1.1.1 CT的工作环境与材料要求
• 1.1.2 CT低合金钢物理冶金特点
• 1.1.3 国外CT材料的发展应用
• 1.1.4 国内CT材料的发展应用
• 1.2 金属材料热变形本构关系
• 1.3 钢的热变形与再结晶
• 1.3.1 动态再结晶行为
• 1.3.2 动态再结晶发生条件
• 1.3.3 动态再结晶研究现状
• 1.4 热加工图物理模型的理论基础
• 1.4.1 动力学模型
• 1.4.2 原子理论模型
• 1.4.3 动态材料模型
• 1.5 课题的研究背景和研究内容
• 1.5.1 研究背景
• 1.5.2 研究内容
• 第2章 实验材料及方法
• 2.1 实验材料
• 2.2 实验设备
• 2.3 实验方法
• 2.3.1 单道次压缩实验
• 2.3.2 轧制实验
• 2.3.3 光学显微组织分析
• 2.3.4 透射电子显微镜分析
• 第3章 CT80连续油管用钢本构关系研究
• 3.1 引言
• 3.2 CT80用钢流变应力曲线
• 3.3 变形条件对CT80用钢高温流变应力的影响
• 3.3.1 变形温度对流变应力的影响
• 3.3.2 变形速率对流变应力的影响
• 3.3.3 变形程度对流变应力的影响
• 3.4 CT80钢高温塑性变形材料常数求解
• 3.5 本构关系模型的确立
• 3.6 本章小结
• 第4章 CT80用钢的动态再结晶研究
• 4.1 引言
• 4.2 变形条件对再结晶组织的影响
• 4.2.1 变形温度的影响
• 4.2.2 变形速率的影响
• 4.3 动态再结晶临界应变的确定
• 4.4 动态再结晶动力学
• 4.4.1 变形条件对再结晶体积分数的影响
• 4.4.2 动态再结晶动力学
• 4.5 本章小结
• 第5章 CT80连续油管用钢热加工图研究
• 5.1 引言
• 5.2 基于动态材料模型理论的热加工图
• 5.2.1 功率耗散图
• 5.2.2 连续失稳判据
• 5.3 热加工图的制作
• 5.3.1 计算方法
• 5.3.2 计算过程
• 5.3.3 热加工图的制作
• 5.4 热加工图的分析
• 5.4.1 热加工图的分析
• 5.4.2 不同区域显微组织观察及变形机理
• 5.5 基于热加工图下的TMCP工艺研究
• 5.5.1 轧制方案的制定
• 5.5.2 试验结果及分析
• 5.6 本章小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢