X80管线钢连续冷却过程中的相变研究

　　1 前言

　　高性能管线钢以低碳或超低碳针状铁素体组织为特征，具有高强度、高韧性、低的包申格效应和良好的焊接性能，同时具有高的止裂韧性n]。近年来，管线钢的研究热点集中在高钢级管线钢制造的HTP(High Temperature Processing)工艺，因其减少或取消了昂贵的钼、钒等元素，降低了冶炼及轧制成本，对管线建设具有较大的经济效益，故世界各国都在加紧研究高钢级HTP管线钢的工艺技术[2-6]。本文主要研究X80级HTP管线钢连续冷却过程中的相变行为，为现场试轧工艺的制订提供参考。

　　2试样制备及试验方法

　　试验钢采用真空感应炉冶炼，并浇铸成lOOkg钢锭，其化学成分为：[C]：0.049%、[Si]：0.22%、[Mn]：1.80%、[P]：0.0053%、[s]：0.0021%、[Nb]：0.108%、[Ti]：0.019%、[Ni]：0.26%、[Cu]：0.15%。将钢锭在g)450mm实验轧机上轧成厚12mm的板材，然后将其加工成中8mmX 15mm的圆柱形试样，用于热模拟试验。

　　热模拟试验在Gleeble—2000热模拟机上进行。将试样以lO℃/s的速度加热到1200℃，保温3min后以10℃/s的速度冷至1050℃，进行30%的压缩变形，变形速率为5/s，然后以10℃/s的速度冷至800℃，进行30%的压缩变形，变形速率为5/s，然后分别以0.5、1.0、2.0、5.0、10.0、20.O℃/s的冷却速率冷至室温，记录冷却过程中的热膨胀曲线，结合金相观察确定相变点，进行CCT曲线的测定。

　　将上述所得的试样沿轴向剖开，经研磨、抛光后采用4%的硝酸酒精溶液腐蚀，对其显微组织在金相显微镜下进行观察、分析。

　　3试验结果及分析

　　3.1 CCT曲线

　　由图1可知，相变区域主要有以下几部分：高温转变区的相变产物主要是铁索体，在低冷速下主要为多边形铁素体，在高冷速下为针状铁素体;中温转变区的相变产物主要是贝氏体;低温转变区的相变产物主要是马氏体。随着冷却速度的增大，奥氏体/铁素体转变点Ar3有所降低。在所进行的试验条件下，冷却速率由0.5"C/s提高到20.0℃/s后，Ar3下降了62℃。因此，冷却速率增大可以有效地降低奥氏体/铁素体的相变温度。由于铁素体转变属于扩散型转变，加大冷却速率制约了原子的扩散能力;若要使转变发生，必须降低温度增大过冷度，因而导致Ar3降低，相变区域向低温侧扩大[7,8]。

　　3.2不同冷却速率下的金相组织

　　由图2可知，当冷却速率为0.5℃/s时，相变产物主要为多边形铁素体。当冷却速度为1℃/s时，较大区域内铁素体晶界上分布着岛状组织，岛的形状呈粒状或针状。当冷却速率为5℃^/s时，出现了准多边形铁素体，分布在多边形铁素体的周围。当冷却速率增加到20℃/s时，出现了部分针状铁素体。整体上说，随着冷却速率的增大，多边形铁素体的比例越来越小，准多边形铁素体和针状铁素体的比例越来越大。