常州精密钢管博客

石油套管钢N80的显微组织

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500550MPa。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CMnMoBTiNb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×               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×

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。





本站专门研究并展示:无缝钢管, 精密钢管, 精密无缝钢管, 高精度精密钢管, 钢铁材料, 金属材料, 机械部件, 汽车部件, 机械部件, 机械加工等方面的新材料, 新技术, 新知识, 新信息, 新经验总结。欢迎大家一起发言参与讨论研究。给本站投稿
«   2017年11月   »
12345
6789101112
13141516171819
20212223242526
27282930
控制面板
网站分类
搜索
最新留言
文章归档
网站收藏
友情链接
  • 订阅本站的 RSS 2.0 新闻聚合
  • 给本站投稿
  • 站点地图

Supporter: 常州仁成金属制品有限公司

Copyright www.josen.net Rights Reserved. 苏ICP备08003692号

提交留言
* 必填项
* 必填项
* 必填项
* 必填项
看不清点击图片换一张

分享:

支付宝

微信

扫一扫,想赞多少就多少~