铌钒微合金化连续油管组织性能研究

论文摘要

本文采用了Gleeble-3500热模拟实验机和Lenton热处理炉,进行了热模拟实验和高温回火实验,并运用现代分析检测手段,探讨了微合金元素Nb、V对连续油管用钢连续冷却曲线（CCT曲线）及其显微组织的影响,研究了微合金元素Nb、V对连续油管钢高温回火处理组织与性能的影响。并借助透射电镜（TEM）分析了Nb（C、N）析出规律。论文的主要工作和研究结果如下：1.测定了实验钢在形变条件下的连续冷却转变数据,结合金相观察,绘制了动态CCT曲线。结果表明：随着冷却速度增大,奥氏体所经历的相变区逐渐向左移动,到达一定的冷却速度后,奥氏体不发生珠光体相变,在一定的冷却速度下经过铁素体相变区后直接进入贝氏体相变区,最终形成铁素体和贝氏体两相显微组织,在连续冷却条件下的转变产物是多种显微组织的混合物,其组成随冷速的不同而变化。2.对比分析三种实验钢的CCT曲线和金相组织发现：微合金元素Nb、V降低了0.5Cr0.20Ni0.13Mo-0.02Nb钢和0.5C r0.20Ni0.13Mo-0.02Nb0.02V钢的铁素体和贝氏体的转变开始温度,使铁素体和贝氏体能够在更低的温度相变,细化了铁素体与贝氏体晶粒。且Nb、V使发生贝氏体转变的倾向增强,转变的冷速范围向低速方向扩展。3.对三种不同成分的实验钢在相同热处理工艺下的结果发现：随回火温度的升高,钢的强度下降,而塑性逐渐增加。添加了微合金元素Nb、V的实验钢的抗拉强度、屈服强度、硬度都要好于未添加微合金元素Nb、V的实验钢,但是延伸率略有下降。添加微合金元素Nb、V实验钢的强度提高是因为组织中有更细小的晶粒尺寸、更高的位错密度以及控轧过程中产生的Nb、V（C、N）第二相,是细晶强化,位错强化和沉淀强化综合作用的的结果。4.通过热模拟机模拟实验钢固溶后不同温度下的淬火,在透射电镜上观察析出相形貌和分布情况后,分析碳氮化合物的析出规律,结果表明：Nb（C,N）析出最快的温度在900℃左右,在这个温度大量析出,能有效阻止奥氏体晶粒长大,当轧后奥氏体向铁素体转变时,就能达到充分细化铁素体晶粒的效果。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 前言
• 1.2 国内外连续油管研制与发展概况
• 1.2.1 国外连续油管发展现状
• 1.2.2 国内连续油管发展现状
• 1.2.3 连续油管加工工艺发展
• 1.2.4 连续油管材料发展现状
• 1.3 含铌微合金钢的发展
• 1.3.1 铌在钢中的作用
• 1.3.2 含铌微合金钢的发展
• 1.3.3 含铌微合金钢的研究进展
• 1.3.4 铌与钒在钢中的作用比较
• 1.4 过冷奥氏体连续冷却转变曲线
• 1.4.1 过冷奥氏体连续冷却转变曲线的建立
• 1.4.2 影响相变动力学曲线的因素
• 1.4.3 相变动力学曲线的应用
• 1.5 微合金钢的强韧化机理及微合金化元素铌的主要作用
• 1.5.1 微合金钢的强韧化理论
• 1.5.2 微合金化元素的主要作用
• 1.6 课题背景和研究内容
• 第2章 试验材料及研究方法
• 2.1 实验材料及化学成分
• 2.2 动态CCT曲线测定
• 2.2.1 动态CCT曲线测定方法
• 2.2.2 相变点的测定方法
• 2.3 调质处理实验工艺
• 2.3.1 力学性能
• 2.3.2 显微组织观察
• 2.4 微合金元素Nb、V析出规律试验方案
• 第3章 微合金化连续油管用钢连续冷却曲线及显微组织
• 3.1 0.5Cr0.20Ni0.13Mo连续冷却转变曲线
• 3.2 0.5Cr0.20Ni0.13Mo-0.02Nb连续冷却转变曲线
• 3.3 0.5Cr0.20Ni0.13Mo-0.02Nb0.02V连续冷却转变曲线
• 3.4 合金元素对CCT曲线与显微组织的影响
• 3.5 本章小结
• 第4章 微合金化连续油管用钢高温回火组织与性能
• 4.1 显微组织演变
• 4.1.1 0.5Cr0.25Ni0.13Mo钢
• 4.1.2 0.5Cr0.25Ni0.13 Mo-O.02Nb钢
• 4.1.3 0.5Cr0.25Ni0.13Mo-0.02Nb0.02V钢
• 4.2 力学性能分析
• 4.2.1 屈服强度
• 4.2.2 抗拉强度
• 4.2.3 延伸率
• 4.2.4 硬度
• 4.2.5 断口分析
• 4.3 本章小结
• 第5章 微合金化连续油管用钢碳氮化物析出研究
• 5.1 碳氮化物的析出分析
• 5.2 透射电镜（TEM）观察
• 5.3 小结
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢