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1、热轧管线用钢板中的针状铁素体组织素体通过连续冷却曲线(CCT)和热加工模拟试验，大批量的管线钢中 的过冷奥氏体转变得到进一步研究。基于研究的结果，人们提出一 种能够生产出针状铁素体控制的混合微观结构的热变形控制过程 (TMCP)。结果显示：在现有实验条件下冷却速度的增加可以改善最 后微观组织中的针状铁素体的百分比率。因此，针状铁素体所控制 的微观结构可以通过两个阶段来完成，即奥氏体再结晶合肥再结晶 区的控制轧制阶段及以 30k/s 冷却速度进行的控制冷却阶段。介绍针状铁素体(AF)具有相当高的强度、硬度，因此它主要用于 管线用钢生产。自 20 世纪 70 年代以来，人们对高强度、低合金管 线用
2、钢做了大量的关于针状铁素体的工作。现在已被证实针状铁素 体来源于一个混合组织和剪切变形模型，开始的温度比变换区域的 临界稍高，它包含一个共梧或半共梧的奥氏体铁素体界面，这个界 面遵循 NWKS 规律。迄今为止，主要对 TiO 针状铁素体钢和大量焊接金属做了大量 关于针状铁素体的工作。日本钢铁市场声称 TiO 是特色组织，当一 段时间以后针状铁素体核在非金属包含物中的奥氏体细化物中产 生。热轧板带钢中的针状铁素体不同于前面所提到的这些，因为它 不需要一个特殊的化学成分。 Tanaka 指出对于含有 0.07C2.0Mn 0.6Nb0.5Mo 的针状铁素体钢支配微观组织，这种组织优化了 机械性能，
3、它包含在不平衡奥氏体和马氏体的稳定区域中的细非等 轴铁素体。此外，针状铁素体的微观特性表现在一个不平衡奥氏体 区域中的交汇处，而这个区域是由一些过量的高密度、杂乱的碳化 物组成。最近，针状铁素体支配微观组织已经形成。正如一个传统 的微观组织，比如在热轧管线用钢板中的一个铁素体 珠光体微观 组织。在以前的学术中已经忽略了在热轧管线钢板中针状铁素体的 形成。为了增加工业产品和有针状铁素体支配微观结构的管线钢的 应用。通过 CCT 曲线、热模拟试验和理想的热变形控制过程(TMCP ),针状铁素体在现有的商业管线钢中的形成已经得到研究。 实验步骤在当前的研究中，这种材料用于石油、天然气输送管道用钢。
4、它的化学成分是 Fe0.076C0.24Si1.33Mn0.014P0.0032S 0.03A10.0048N0.04Nb0.02Ti0.04V。过冷奥氏体的形成 是由(FF)向支配的。试样用于淬火一长10mm，直径3mm的圆管是 由实验厚钢板连铸中切割出来的。以.0.1、0.4、1. 、3、4、10、50 和100k/s的成线性冷却速度被用于构造CCT曲线。这个热模拟试验 由1500mm热循环模拟装置操作，分别在奥氏体再结晶区、在奥氏体 非再结晶区、混合奥氏体再结晶合非再结晶区中形成。热模拟试验 试件是高20mm,直径8mm,它是由30mmx30mm的连续锻造出的试 样钢，并且加热3分钟到1
5、150C。热轧试验是由两个直径为37mm轧 辊的轧机操作的。规格60X80X140的热轧试样是由连续的试样钢 切割出来并且最终轧制成8mm的钢板。表1列出了热轧试验中的压 下率分配。微观组织的由光学显微镜观测的，显微镜型号为 S360SEM 和 JEM2000FXTEM。对于光学显微镜和SEM，试样被机械地磨光， 并在3%的溶液中蚀刻。对于TEM观察，金属片是由300um厚盘提 供的。它第一次被机械切割达到厚50um,然后在10%和90%的酸溶 液中，用两个喷气的电动磨光器磨光。结论和分析 过冷奥氏体的转变在钢铁产业中，CCT曲线对于获得微观结构和获得设计中最适应的 TMCP 是有很大用途的。
6、图 1 显示：冷却速率分别为 0.1、1、10和50k/s时所对应的微观结构照片。图2显示当试件首先在1150C 奥氏体化10 分钟，然后在以复杂的冷却速度冷却，图2 也表明了在 这种情况下运用线性冷却速度膨胀方法和金相学构造CCT曲线。在冷却速度为50k/s时，试样微观组织的转变主要在Bc之上，2它占有平行铁素体组织区域和碳化物相混合的边界区域。另外，先 前的粗状奥氏体边界网状组织可以被清除的看到。冷却速度低于 10k/s时，试样的微观组织被针状铁素体所占据。与Bc相比较，针2状铁素体表现出一种特别的不规则的结构。这种结构含有大量微小 的尺寸，以混乱的方式，错综复杂的方向分配着。同时，先前的
7、粗 状奥氏体边界网状组织已经消失，而碳化物被分配在铁素体区域， 当冷却速度减少到1k/s，试样的微观组织包含着多边奥氏体及许多 来自单独生长在奥氏体稳定区域和铁素铁区域中的伪珠光体。当冷 却速度减少到 1k/s 以下时，试样的微观组织包含着多边奥氏体和许 多珠光体。图 2 中的 CCT 曲线显示非等轴奥氏体针状铁素体转换在实 验中发生的在冷却速度为110k/s。此外，一个占有针状铁素体的 微观组织会在冷却速度为10k/s中获得。冷却速度低于0.4k/s会促使 主要产生一种针状珠光体和珠光体的形成物。当冷却速度高于 0.4k/s 珠光体消失时，多边形奥氏体也消失。 当试样在以一个较宽的冷却速度范
8、围 0.41k/s 连续冷却时，获得的 微观组织不可能消除为伪珠光体，这个微观组织不是一个理想的区 域，因为机械性能对它有决定性影响。根据前面所讨论的，对于试验钢在 CCT 中的过冷奥氏体的冷却 速度在110k/s时，一定量的针状铁素体可以被获得。热模拟试验 众所周知，对于同种类钢，由于应变导致变形，所以与静态转 换相比，动态转换会缓慢的向左上角移动。根据 Manohar 和 Chandra 的研究，在针状铁素体的转变区域为了得到动态转换和静态转换间 最适当的微观结构，前面的冷却速度应高于后面的冷却速度 10 20k/s。前面所提到的静态转换中，针状铁素体会在冷却速度为1 10k/s间形成，对
9、于试验钢针状铁素体希望在动态转换中以冷却速度 为 1030k/s 区域中形成。因此，在热变形试验中，所有的试件为 了产生一个在 1030k/s 阶段的冷却速度，它们都会在变形后被水 喷淋或压缩空气。图 3 显示出多种微观组织中的变形温度。在奥氏体的再结晶区 域，细化晶粒是不显著的，因为晶粒存在着高温变形。在很大程度 上奥氏体非再结晶区和非结晶区的变形不能减小晶粒尺寸，因为存 在着高温变形。在混合奥氏体再结晶区和非结晶区的变形产生一种 针状铁素体和针状珠光体的混合微观组织。此外，这是大量的变形 是类似的，在此区域的变形产生有利的微观组织。在此变形过程中 最有可能的解释是再结晶精化，产生大量的变形
10、带和基地，从而增 加和位置。因此，在试验钢中一定数量好的针状铁素体会在奥氏体结晶区 和非结晶区域，冷却速度在 1030k/s 阶段中通过变形而得到。这 对设计最优化 TMCP 很有帮助。热轧实验根据前面的研究，为了得到一定量好的针状铁素体，所设计的 热轧规程含有两个阶段，控制轧制变形和以1030k/s的冷却速度 控制冷却。轧制第一阶段控制奥氏体结晶区域，第二阶段控制奥氏 体非再结晶区域。以上的规程在表 4 用图解法显示。热轧试件的微观组织是用 SEM 观察的。结果显示所有的微观 组织主要都是由针状珠光体和针状铁素体组成的。多边铁素体的外 形有些扁平。针状铁素体组织构成一大批不规则的铁素体，组织
11、显 示出奇特和不规则结构，大量的晶粒以混乱的方向分布着。针状铁 素体的细节特征由图 6 显示出来。针状铁素体的密度高度混乱，且 是由一系列的非平行铁素体条形板的相交网格组成。其中，在条形 板中还有微粒或孤立区域。经离子探测器探测，孤立区域的碳含量 比铸膜周围的碳含量要高。这也就意味着孤立区是碳聚集的 M/A 孤 立区，下面介绍其组成。在奥氏体非再结晶区轧制中，控轧后通过 快冷的手段，经历的得到细化，大量的针状珠光体开始减少，针状 铁素体群在混合的微观结构中增加。试件取10k/s的冷却速度，针 状珠光体能够清楚地被观察到。而针状珠光体少量的试孤立的。试 件取30k/s冷却速度下，大量的针状珠光体
12、明显减少，而且针状铁 素体的聚集组织急剧增加导致针状铁素体占据微观组织的大部分。试验结果说明对于试验钢，含有大部分针状铁素体的微观组织 通过 TMCP 可以获得。例如，在奥氏体结晶区和奥氏体非再结晶区 并且冷却速度控制在 30k/s 下，多道次变形会在两个阶段中控制轧 制，这种轧制已被 CCT 曲线和热模拟试验中优化。在工业产品中一 个铁素体珠光体的混合微观组织可以在试验中形成。这表明在现 有的 TMCP 程序下最大程度上可得到一定量的针状铁素体，而且将 来还会应用在工业产品中。结论对于管线钢，包含针状铁素体的混合微观组织可以通过最佳的TMCP得到，TMCP通过连续的冷却变形图和热变形试验构造
13、，在 现有的试验条件下，在较高的冷却速度下，更多的针状铁素体会在 一个混合的微观组织中存在。此外，占有大多数针状铁素体的微观 组织在最优 TMCP 中得到是合适的因为多道次变形在两个阶段中 控制，在奥氏体结晶区和非结晶区域，并且冷却速度控制在 30k/s。Acicular ferrite formation during hot platerolling for pipeline steelsZhao M.-C.; Shan Y.-Y.; Xiao F.-R.; Yang K.Abstract:The transformation of super cooled austenite in a
14、commercial pipeline steel was investigated by means of continuous cooling transformation (CCT) and hot simulation experiments. Based on the obtained results, an improved thermo mechanical control process (TMCP) was proposed, which could produce a mixed microstructure dominated by acicular ferrite. R
15、esults indicated that an increase in the cooling rate could improve the percentage of acicular ferrite in the final microstructure under the present experimental conditions. Furthermore, the acicular ferrite dominated microstructure could be obtained by a two stage controlled rolling in the austenit
16、e recrystallisation region plus the non-recrystallisation region and controlled cooling at a cooling rate of 30 K s-1.MST/5230The authors are in the Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016, China (). Manuscript received 3 September 2001; accepted 16 April 2002.# 2003 IoM Communications Ltd. Published by Money for the Institute of Materials, Miner
