针状铁素体管线钢的低温韧性与“有效晶粒尺寸”的新定义

研究了试验钢的系列温度夏比冲击和落锤撕裂(DWTT)韧性性能,统计了沿解理裂纹扩展方向上的各种微观结构晶界的位向差角,计算了5个不同轧制方向上(0°、30°、45°、60°和90°)解理裂纹扩展路径上{100}解理面的夹角,重新定义了高等级针状铁素体试验钢的有效晶粒尺寸(晶界位相差大于15°),并定量分析了重新定义的有效晶粒尺寸和低温韧性性能(夏比冲击和DWTT)的关系。结果表明,不同方向上试验钢的微观组织相同,都是典型的针状铁素体(AF)+多边形铁素体(QF)+M/A岛。不同方向上大角度晶界都主要分布在45°~65°区间范围内。随着重新定义的有效晶粒尺寸(晶界间{100}解理面小于35°的晶粒组成的解理单元)的细化,5个方向的冲击吸收能量(ASTM A370-2017)和DWTT撕裂剪切面积均增大,而韧脆转变温度也随之降低。重新定义的有效晶粒晶界可以强烈阻碍解理断裂扩展,是断裂裂纹解理的有效组织单元。