加热温度对X80钢级弯管用管线钢板冲击韧性的影响

• 5 •加热温度对X80钢级弯管用管线钢板冲击韧性的影响蒋昌林林涛诸建阳（江阴兴澄特种钢铁有限公司）摘要根据X80钢级管线钢原始奥氏体晶粒尺寸随加热温度的变化规律，通过工业性试验研究了不同

加热温度对冲击韧性的影响。结果表明：因加热温度过高获得的粗大原始奥氏体晶粒在变形后依然粗大，相变 后获得的组织相对粗大，不同原始奥氏体晶粒间获得组织具有明显的取向差，同时可以清晰看到原始奥氏体晶 界,冲击断口为解理断口，严重影响X80钢级管线钢的冲击韧性。而加热温度较低时，原始奥氏体晶粒细小, 断口为韧窝状，具有良好的冲击韧性。关键词X80钢级管线钢加热温度原始奥氏体晶粒取向差韧性The Effect of Reheating Temperature on Impact Toughness

of X00 Grade Pineline Plate for ElbowJiang Changlin，Lin Tao and Zhu Jianyang(Jianuyin Xinycheny Specini Steei Works Co. , Ltd.)Abstract

Based on the variation law of prior austenite grain size of X80 yrade pinelide steel with reCeatiny tem­

peratures, the effects of differeU reCeatiny temperature cm impact touuheess are studieC by means of industrini experi­

ment. The reselts show tUat the coarsened prior austenite yraiys formeC uuder excessive reCeatiny temperature are still

coarse after UeformaCon，the microstructure uaideC after phase transformaCon is relatively coarse，the interaranular mn-

crostructure of differeni prior aastenite presents apparent orientaCon difference and prior austenite yrain bounUara, the impact fracture is cleavaye fracture，which severely ifects the impact toauhdess of X80 urade pipeCne steei. When the

reCeatiny temperature is Iowcs, the yrain of prior aastenite is refideX，the fracture shows dimpleX morpholoya and yood

toauhdess are attaideC.Keywords X80 yrade,PipeXde steel,Reheatiny temperature , Prior aastenite 100,006x1^101 diPerencc , Toauh-nesso 前言管线钢是TMCP工艺生产的典型钢种，X80

业性加热试验。钢级管线钢生产通常采用TMCPG艺。板坯的加 热温度是影响管线钢性能的主要因素之一⑴，加

1试样加热试验试验 为 工业性试验 同 坯后制取的试样，试样尺寸为22 mm X 22 mm X 22

mm,化学成分如表9所示。为了解不同加热温度

热温度的选择是否合理，直接影响钢的原始奥氏

体晶粒尺寸大小及原始奥氏体中微合金化元素的 固溶量，进而影响轧制过程中的奥氏体再结晶状

对奥氏体晶粒长大的影响,采用箱式电阻实验炉 分别以 9 190 °C、:9 195 °C、:9 220 °C 和 9 255 °C 加

态和相变后铁素体晶粒尺寸大/J、卩，4，最终影响 产品的力学性能,特别是产品的韧性。热试样，保温时间均为60 min。试样加热到目标 温度并保温相同时间后立即淬火,然后打磨抛光，

为了研究加热温度对管线钢冲击韧性的影

响，某钢厂针对X80钢级管线钢进行实验室和工

经饱和苦味酸+酒精+洗涤剂溶液腐蚀后，通过 蔡司显微镜进行组织观测。不同加热温度试样经・6・宽厚板所示。第25卷淬火后所获得的原始奥氏体晶粒大小分别如图1

表1试验用X80钢级管线钢的化学成分(质量分数)

素CW0.08％SCeqSiMnW1.85Nb + V + TCr + Mo + Cu + NiPPcmW0.27含量W0.25W0. 10W1.4W0.007W0.001W0.50W萼4^ 魁 100pn(a) 1 100 °C ,保温 60 min100 pm 100 |im(c) 1 200 °C ,保温 60 min(d) 1 250 °C ,保温 60 min图1不同加热温度试样淬火态原始奥氏体晶粒1可知，不同加热温度对原始奥氏体晶粒 大，见图1(d)。的影响比较大。当试样加热到1 100 °C 温1 h 2工业性试验后,原始奥氏体晶粒比较 ，如图1(a)所为 不同加热温度对X80钢级管线钢性能;当试样加热到1 150C 温1 h后，原始奥氏的影响，使用同一炉坯料，将试验钢坯 两次进体晶粒有 大，但总体仍然相对较才、,同时试样加热,坯料表面温度 控制在1 150〜1 160 C始 不 大的原始奥氏体晶粒,1 230〜1 240 C，并保温60 min,然后采用除加

1(b)；当试样加热到1 200 C 温1 h后，

原始奥氏体晶粒比较粗大，同时 原始奥氏体晶热温度不同、其他参数均相同的TMCP工艺进ACC冷却，具体工艺参数如表2所示,不同加

粒不 ，上 奥氏体晶粒较粗大，见图1(c)；钢板的 性能见表3 ,拉伸试样试样加热到1 250 C 温1 h后，原始奥氏体热温度坯

断口形貌见图2,显微组织见图3。晶粒粗大化,且部分原始奥氏体晶粒变得 粗

表2不同工艺试验的主要工艺参数试验工艺1工 2加热温度/oc1 150 〜1 1601 230 〜1 240粗道次数77道次数99待温厚度/mm110110温度/OC800 〜510冷温度/OC500 〜530500 〜530冷速/(°C - s-1)15 〜1815 〜1850 〜810表3不同工艺试验钢板的主要力学性能试验^tOi/MPaRm/MPa人5°/%2冲击温度/oc-30-30工1工25756856854104502843108557737第4期蒋昌林，等:加热温度对X80钢级弯管用管线钢板冲击韧性的影响・7・毎:紳Std.P.C.60.0 HighV,(a)工艺-P.C.60.0 HighVac\"(b)工艺2图2不同工艺试验钢板拉伸试样断口形貌20 |im(a)工艺1(b)工艺2图3不同工艺试验钢板的显微组织从表3可以看到,2种不同工艺获得的拉伸 不同加热温度工艺试验 钢 取的冲击试样

在

性能基本相同，而-33 °C低温冲击韧性却存在明

显差异。 2可见，工艺1冲击断口为 的

+ +洗涤原始奥氏体晶界 4、图5所示。韧性断口，而工艺2获得的断口为解理断口。从4、图5可知，不同工艺试验钢板的原始

2、图3可以看到,不同加热温度坯料在相同轧 冷却工艺条件下 钢板的组织基本相同,为

奥氏体晶界 后均沿 方向变形。工艺1

获得的原始奥氏体晶粒因加热温度较低,变形后

铁素体+粒状贝氏体组织,同时还获得的原始奥氏体晶粒 ，且相邻不同原始奥 氏体内获得的不同贝氏体晶粒间取向差不明显;

存在一-定量的M - A岛,但晶粒度存在一-定的差，且从工艺2加热温度较高坯 钢板的组织可以明显看到比较粗大的原始奥氏体晶界，且

工艺2获得的原始奥氏体晶界由于加热温度较 高,变形后获得的原始奥氏体晶粒依然很大，且原

始奥氏体晶界较粗相目邻原始奥氏体晶粒内获得 的贝氏体晶粒具有明显的取向差。组织具有明显的位相差。为进一步探讨原始奥氏 体晶界的大小对性能、特 冲击韧性的影响，将(a)工艺1 (b)工艺2图4不同工艺试验钢板的原始奥氏体晶粒(200 X )・8・宽厚板第25卷|im(a)工艺1(b)工艺2图5不同工艺试验钢板的原始奥氏体晶粒(500 x)3结果与讨论在其他工艺参数相同的情况下，采用2种加 热温度坯 钢板的性能相差较大，主要体现

消耗更多的裂纹扩展能量。这是造成2种工艺下 韧性差异较大的主要原因。4结论(1) 通过在实验室加热炉以不同温度加热X80钢级弯管用管线钢板试样，获得了不同原始 奥氏体晶粒尺寸。随着加热温度升高，奥氏体晶

在冲击韧性上。从组织照片上可以看到,2种加

热温度坯 钢板的组织基本相同，均为铁素体+粒状贝氏体，但2种工艺获得的晶

粒度大小存在差异,其中加热温度低的工艺获得

晶粒明显比加热温度高的工艺获得晶粒。比 较图5 4发现，经过 ，原始奥氏体晶粒均 得到一定程度的细化，其中相对 的原始奥氏

粒长大，当温度超过1 200 C时，奥氏体晶粒粗化

很明显，同时

粗大的奥氏体晶粒。(2) 通过工艺对比试验,加温温度超过1 230 C的试样冲击韧性明显比加热温度在1 160 C的

体晶粒细化效果更加明显,轧制后 变形，但

两者的晶粒相差较大。结 3可知，加热温度 高的工 钢板组织中原不同奥氏体晶粒内获 得的贝氏体晶粒间取向差相对比较明显,而加热

试样冲击韧性低，主要是在1 230 C加热温度下， 原始奥氏体晶粒比较粗大,获得的贝氏体晶粒也

相对粗大，同时粗大的不同原始奥氏体晶粒间获

温度较低的工 钢板组织中，不同原始奥氏 体内贝氏体晶粒间的取向差没有明显特征。在冲 击试验过 ，试样受到冲击时发生位错运动，在 位错运动中,位错在晶界处受阻,滑移线停止在晶 界处，表现为晶界对滑移起到阻碍作用，在晶界塞

积， 形成裂纹源,裂纹随后发生扩展。细小

得的贝氏体晶粒取向差比较明显，这是造成2种

工艺下冲击韧性相差较大的主要原因。参考文献1

Palmiere E J, Garacig C J, DeArDo A J. Compositiooal and Micro­

structural Changes Whict Atteed Reheating and Grain Coarseqing

io steels Coataining Nio-ium [ A]. FU Jun - yaa,ehs. The Charles HatcCeh AwarD Paper] C]. Beijina,CITIC Microalloying TecCaolo- gy C eetes, 2002 , 94.的原始奥氏体晶粒可以改变扩展方向，且本身具 有较强的协调变形能力，从而保证断裂以Zig -

Zaa韧性撕裂方 ，这样可以消耗裂纹扩展 的能量，从而获得较高的冲击韧性。而对于加热

2

HoOgsoa P D, Gibbs R K. A MatUematicaS Moaee te Predict tieMecCapicaS ProyeDies of Hot Rollee C - Ma and Micro - alloyee Steels[J].ISIJ TtematioaaS,1992,32(12) ：1 329 - 1 333.温度高的试样，因为粗大的原始奥氏体晶粒协调 变形能力较弱，裂纹扩展过 消耗的能量主 要在形成新的解理界面，因此消耗的能量较小。 另外，由于相邻较粗大原始奥氏体相变后获得的

贝氏体晶粒间具有明显的取向差,裂纹扩展时会

3张志波，刘清友,张晓兵，等•加热温度对管线钢奥氏体晶粒尺

寸和規固溶的影响,钢铁研究学报,2008.20(10) ：37 -39.4杨秀亮•加热温度对管线钢第二相粒子固溶及晶粒长大的影

响[J.钢铁‘钛,2002.23(2) ：11 -14.蒋昌林，男，2007年毕业于上海大学金属材料专业，硕

士,高级工 。沿着原始奥氏体晶界快速扩展。而相邻 原始 奥氏体晶粒间相变后获得的贝氏体晶粒间没有明

显的取向差，因而裂纹在扩展过 会改变方向,

收稿日期3019-07-16