X120管线钢形变奥氏体再结晶和连续冷却转变特性的研究
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为适应现代管线大口径、高压输送的需求,高级别管线钢的发展正日益受到重视。X120管线钢的研发需要将合金化设计和控轧控冷工艺合理的相结合。本文采用Gleeble3500模拟了X120管线钢的控轧控冷过程,研究了热变形过程中再结晶行为以及组织演变规律;绘制了试验钢的连续冷却(CCT)曲线,分析了控扎后冷却速度对组织性能的影响。在高温和低应变速率下进行变形时容易发生动态再结晶,当应变速率为10s-1时,变形过程很难发生动态再结晶。通过研究应力应变曲线和再结晶晶粒组织长大过程的观察,得到Z(Zener-Hollomon)参数方程,Qd(动态再结晶变形激活能)为498.29kJ/mol。采用应力补偿法计算了不同变形温度下的静态再结晶百分率,变形温度和道次间隔时间对X120钢的静态再结晶影响很大,根据实验数据和静态再结晶动力学方程,计算出X120管线钢静态再结晶激活能Q=401.56kJ/mol。绘制了试验钢的析出动力学(PTT)曲线。随冷却速度的提高,显微组织由多边形铁素体(PF)和针状铁素体(AF)逐渐向板条贝氏体(LB)过渡。提高控轧后冷速可以得到有效晶粒尺寸细小的板条贝氏体,有利于提高大角度晶界百分比,结合力学性能测试结果,得出细小的板条贝氏体和大角度晶界有利于提高管线钢强度。利用透射电镜和能谱分析,研究实验钢中Nb、Ti等微合金元素的析出规律,细小弥散的析出相粒子沉淀析出强化效果越好。控轧控冷工艺的物理模拟结果对发展X120级超高强度管线钢具有参考价值,试验结果为制定轧制工艺窗口提供依据。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6-7页 |
第1章 绪论 | 第10-24页 |
1.1 选题背景及意义 | 第10页 |
1.2 X120 管线钢微观组织及化学成分设计 | 第10-15页 |
1.2.1 X120 管线钢微观组织设计 | 第10-12页 |
1.2.2 X120 管线钢的化学成分设计 | 第12-15页 |
1.3 X120 管线钢的生产工艺 | 第15-18页 |
1.3.1 在线热处理(HOP)工艺 | 第15-16页 |
1.3.2 间断式直接淬火(IDQ)工艺 | 第16-17页 |
1.3.3 直接淬火+回火工艺(DQ-T)工艺 | 第17-18页 |
1.4 管线钢的控制轧制与控制冷却 | 第18-22页 |
1.4.1 管线钢的控制轧制 | 第19-21页 |
1.4.2 管线钢的控制冷却 | 第21-22页 |
1.4.3 管线钢的卷取 | 第22页 |
1.5 本文的主要研究内容 | 第22-24页 |
第2章 试验材料及方法 | 第24-28页 |
2.1 试验材料 | 第24页 |
2.2 试验内容及方法 | 第24-28页 |
2.2.1 X120 管线钢形变奥氏体动态再结晶规律研究 | 第24-25页 |
2.2.2 X120 管线钢形变奥氏体静态再结晶规律研究 | 第25-26页 |
2.2.3 X120 管线钢连续冷却转变规律的研究 | 第26-28页 |
第3章 X120 管线钢形变奥氏体动态再结晶规律研究 | 第28-36页 |
3.1 试验钢热变形流变应力测试 | 第28-29页 |
3.2 形变奥氏体晶粒的观察和分析 | 第29-31页 |
3.3 试验钢二阶段控轧形变奥氏体动态再结晶图建立 | 第31-34页 |
3.3.1 奥氏体动态再结晶实测参数分析 | 第31-32页 |
3.3.2 奥氏体动态再结晶模型的推导 | 第32-33页 |
3.3.3 峰值应力σp、峰值应变εp及临界应变εc与 lnZ 的关系 | 第33-34页 |
3.4 动态再结晶开始时间与温度关系(RTT 图) | 第34-35页 |
3.5 本章小结 | 第35-36页 |
第4章 X120 管线钢形变奥氏体静态再结晶规律研究 | 第36-42页 |
4.1 试验钢静态再结晶软化率与体积分数的测定 | 第36-38页 |
4.2 试验钢静态再结晶动力学方程 | 第38-40页 |
4.3 试验钢应变诱导析出动力学(PTT)曲线 | 第40-41页 |
4.5 本章小结 | 第41-42页 |
第5章 X120 管线钢连续冷却转变规律的研究 | 第42-58页 |
5.1 TMCP 二阶段控轧控冷过程模拟与膨胀曲线测试 | 第42-43页 |
5.2 不同冷却速度对组织和性能的影响 | 第43-52页 |
5.2.1 光学显微镜观察结果与分析 | 第43-45页 |
5.2.2 透射电镜观察结果与分析 | 第45-46页 |
5.2.3 扫描和 EBSD 结果及分析 | 第46-51页 |
5.2.4 硬度测试及拉伸结果 | 第51-52页 |
5.3 微观结构对力学性能的影响 | 第52-56页 |
5.3.1 有效晶粒尺寸对硬度的影响 | 第52页 |
5.3.2 微观组织参数对拉伸性能的影响 | 第52-54页 |
5.3.3 析出相强化分析 | 第54-56页 |
5.4 X120 管线钢轧制工艺的制定 | 第56-57页 |
5.5 本章小结 | 第57-58页 |
结论 | 第58-59页 |
参考文献 | 第59-65页 |
攻读硕士学位期间承担的科研任务与主要成果 | 第65-66页 |
致谢 | 第66-67页 |
作者简介 | 第67页 |
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