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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