通过对N80套管钢微观组织进行光镜和透射电镜分析，发现试样中含高位错密度的板条束状铁素体是针状铁素体，在试样中还发现少量典型的贝氏体，因而确定N80套管钢的组织为针状铁素体和少量贝氏体。
20世纪60年代以前，石油用管的基本组织形态为铁素体和珠光体，这种钢的基本成分是C-Mn，一般采用热轧和正火热处理。为避免珠光体对钢材韧性的损害，60年代末出现了以J55等为代表的少珠光体钢。这种钢的生产工艺进入了微合金化钢控轧的生产阶段，然而，一般认为，少珠光体钢强度的极限水平为500～550MPa。为进一步提高管线钢的强韧性，研究开发了针状铁素体钢。国际上，针状铁素体石油用钢70年代初投入工业生产，典型成分是C-Mn-Nb-Mo，一般含碳量低于0.06%。针状铁素体是在冷却过程中，在稍高于上贝氏体温度范围，通过切变相变形成的具有高密度位错的非等轴贝氏体铁素体，通过微合金化以及控轧与控冷，综合利用晶粒细化、微合金化元素的析出相与位错亚结构的强化效应，来提高钢的强度。为适应石油天然气开发的需要，在针状铁素体钢研究的基础上，80年代初开发研究了超低碳贝氏体钢，超低碳贝氏体钢在成分上采用了C、Mn、Mo、B、Ti、Nb的良好配合，形成完全的贝氏体组织，通过适当的合金元素的调整和控轧工艺的完善，可获得高强度和良好的强韧性组配。
N80套管钢作为一种微合金控轧钢，是近年来发展起来的一种高强度、高韧性的新钢种。关于N80钢是针状铁素体钢还是贝氏体钢的问题上一直存在较大的争议。本研究通过光镜和透射电镜对武汉钢铁集团研发的N80套管钢进行了微观组织分析，以便对N80套管钢的种类界定提供一定的参考。管材钢的微观组织对其机械性能、耐蚀性能和成形工艺等有着重要的影响，因而，分析N80套管钢的微观组织有着重要的意义。
2 试验材料及方法
2.1 试验材料
试验材料采用武汉钢铁集团研发的N80套管钢，其化学成分见表1。
2.2 试样制备及分析仪器
光镜和透射电镜试样均沿钢板的轧制方向取样。光镜试样磨制后用4%硝酸酒精溶液腐蚀，在光学显微镜下观察。透射电镜试样尺寸为:15mm×10mm×0.3mm，经砂纸磨薄后，用酒精高氯酸电解抛光。准备工作做好以后，在JE200CX型透射电镜下观察其显微组织。
3 微观分析和讨论
通过光镜照片可以看出，N80管材组织大部分为铁素体，见图1。铁素体晶粒较细，在400倍光镜下很难看清其内部形貌，因而对试样进行了透射电镜观察，发现钢中90%以上是铁素体板条束。图2是试样中铁素体板条束的电镜形貌。在电镜下，铁素体板条内有大量的缠结态位错，形成位错包，说明这种铁素体的形成温度比较低。这种大量缠结态位错的存在是N80管材达到较高强度的原因之一。为了对铁素体板条束有更细微的观察，在更高倍数下对其进行了观察，未见板条间有碳化物、残余奥氏体、M-A组元等物质，在板条内也未见以上物质。在研究材料的电镜试样中还见到少量的典型贝氏体组织，如图3所示。图3(a)中铁素体板条间有条状的碳化物，为上贝氏体，图3(b)中铁素体针内存在有碳化物，片状碳化物的方向与铁素体针的长轴方向成50°～60°夹角，且以单一方向排列，因而为典型下贝氏体。另外，在试样中还发现存在着极少的粒状贝氏体。
图1 N80管材的光学显微组织 400× 图2 透射电镜下的铁素体板条束 14000×
(a)上贝氏体 27000× (b)下贝氏体 50000×
图3 N80管材中的典型贝氏体形貌
从图2可以看出，这种具有高密度位错的板条束与贝氏体铁素体有一定的相似性，但通过对其在高倍下的细微观察，未见板条间有碳化物、残余奥氏体、M-A组元等物质，在板条内也未见以上物质，因而，如图2所示组织不是贝氏体。资料表明:针状铁素体是由含高位错密度的板条状铁素体晶粒构成，铁素体板条是以一组组平行的板条形式出现的。这说明图2中的铁素体板条束是电镜下针状铁素体的形貌。在研究材料的电镜现场中还见到少量的典型贝氏体组织，因而，通过对研究材料的透射电镜观察和分析，研究材料组织为:针状铁素体+少量贝氏体，组织中贝氏体的量和种类与N80钢板材中的含碳量、合金元素含量轧制过程中的温度控制有关。
4 结论
通过对武汉钢铁集团研发的N80套管钢的微观组织进行分析，发现含高位错密度的板条束状铁素体占90%以上，但经分析不是贝氏体铁素体，是针状铁素体。电镜分析过程中还看到少量的典型贝氏体组织。因此，确定N80套管钢显微组织为针状铁素体加少量贝氏体。
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