热处理对大尺寸铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响

研究了热处理对铸态高Nb-TiAl合金组织中S-偏析的影响。试验结果表明,对合金试样在Tα温度以上(1350-1400℃)进行热处理可以消除S-偏析,短时间内保温组织中会再次出现大量的β相,长时间保温后β相完全溶解并转变为α相,其冷却到室温变为片层组织;在Tα温度以下α+γ两相区(1250-1330℃)由于γ相的存在不能消除S-偏析。合金试样经过1350℃/24h+900℃/30min/AC和1400℃/12h+900℃/30min/AC处理后,S-偏析都得到了有效的消除,并分别获得平均晶粒尺寸为210μm和120μm的片层组织。

热处理对二次锻造高Nb-TiAl基合金组织的影响

研究了热处理对二次锻造高Nb-TiAl基合金组织的影响。通过对Ti-45Al-9(Nb,W,B,Y)金属间化合物进行不同的热处理,得到不同的显微组织。结果表明,经1310℃/20min+1250℃/2h/AC热处理后,β相被有效地消除,得到细小均匀的双态组织。此后直接加热到α单相区,得到条带状的全片层组织。增加在两相区的停留,得到相对比较均匀细小的全片层组织。将锻造组织先转变为近γ组织再进行全片层组织处理,得到最均匀细小的全片层组织。

一种高Nb-IF钢的组织和织构特征

以一种新型高Nb-IF钢和传统Nb+Ti-IF钢为研究对象,分别进行相同的冷轧及退火处理,对比研究了两种实验钢的微观组织和织构演变特征.结果表明:与传统Nb+Ti-IF钢相比,该新型高Nb-IF钢由于添加了较高含量的C和过量的固定元素Nb从而提高了再结晶温度;875℃退火时,平均晶粒直径由传统Nb+Ti-IF钢的15.4μm细化到12.1μm,大量尺寸在10～30nm之间的细小Nb(C,N)复合析出粒子是其晶粒细化的原因;有利r值的ND∥{111}纤维织构峰值更加尖锐且发展速度较快.EBSD分析结果表明,该新型高Nb-IF钢组织均匀性良好,相邻晶粒取向夹角≤15°的小角晶界及低ΣCSL晶界含量增加.

高Nb X80管线钢的屈强比在塑性变形过程中的变化规律

在Gleeble-3500热模拟实验机上,采用预拉伸方法,对高Nb、X80管线钢在JCOE大直径管线钢管成形过程中的塑性变形进行模拟,研究其屈强比的变化规律和机理。研究结果表明,受预拉伸塑性变形的影响,两种高Nb、X80管线钢的屈服强度和抗拉强度均得到不同程度的增加。但由于其屈服强度增加的梯度大于抗拉强度增加的梯度,从而导致材料的屈强比升高。在一次变形量超过8.2%,或一次变形量为6.2%并叠加2%二次变形的情况下,材料的屈强比将达到或超过管线钢管标准规定的0.95极限值。塑性变形过程中,由于位错密度增加而导致的加工硬化现象,是使屈服强度增加的主要原因;材料的初始屈强比及其组织均匀性,是影响变形过程中抗变形能力的主要因素。

大尺寸高Nb-TiAl合金制备工艺研究

通过工艺试制总结出一套制备大规格高Nh—TiAl合金铸锭的工艺路线，并对铸锭轴向、径向成分进行检测分析，观察其显微组织。结果表明：采用三次真空自耗熔炼，熔速控制在4-5kg／min，补缩时慢速降电流即可获得理想的Ф220mm高Nb-TiAl合金铸锭；Al元素沿铸锭径向在1／2R处含量最高，表现出沿凝固方向低一高一低的变化规律，沿铸锭轴向Al元素含量从底部到顶部依次减小；Nb元素含量沿铸锭径向从边缘、1／2R处和中心处逐渐降低，沿铸锭轴向Nb元素含量从底部到顶部也依次减小；高Nb—TiAl合金铸锭边缘处得到细小的近片层组织，1／2R处和芯部晶粒充分长大得到较为粗大的片层组织。

X80高Nb管线钢组织与性能分析

总结回顾了X80高Nb管线钢的研究和发展,对其冶金设计、化学成分、显微组织结构、各项力学性能以及应力腐蚀行为、焊接性等进行了分析,并讨论了X80高Nb管线钢在应用中需要进一步研究的几个技术问题。通过低C高Nb合金化设计,可获得细小的针状铁素体组织,保证材料成分的同时具有很高的强度和良好的韧性。高温轧制技术(high temperature processing,HTP)的采用,不仅满足X80管线钢的技术条件要求,而且可以显著降低生产成本,有利于实现石油天然气更加高效经济的输送。

高Nb X80管线钢析出物及析出行为研究

以高Nb X80管线钢为研究对象,分析了析出粒子的大小、形貌、成分及其析出行为。研究结果表明,高Nb X80管线钢中除了圆形的NbC和方形的TiN析出粒子外,还存在形貌不规则且尺寸较大的Nb的析出物,后者降低了钢的性能和Nb的利用。降低N含量并进行Ti/N比值的调整,可以提高钢中固溶Nb的含量,充分发挥高Nb的作用,才能生产出综合性能最优、成本控制较低的高Nb X80管线钢。

本钢高Nb管线钢X70生产实践

简单介绍了本钢供印度 PSL 公司3万 t 高 Nb 无 Mo 管线钢 X70添加化学元素的作用原理及生产工艺流程,通过开发高 Nb 代替 Mo 的高级别管线钢技术,钢卷力学性能、冲击韧性、焊接性能均满足客户要求,吨钢降低成本800～1000元,取得了经济效益,同时缓解我国的 Mo 危机,实现我国稀有贵重金属的可持续发展。

高Nb X80管线钢M/A岛研究

以高Nb X80管线钢为研究对象,对钢中M/A岛的大小、形貌和分布特征进行了分析。结果表明,冷却速度的提高使钢中M/A岛尺寸更为细小,分布更为弥散、均匀,形貌趋于圆形或球状,有利于提高管线钢的力学性能;相同的冷却速度下,提高Nb含量可以促进了条状M/A岛的生成,说明高Nb含量促进了M/A岛从点状、块状向条状的转变;合金成分和冷却速度的调整可以减少M/A岛对钢性能产生的不利影响。

高Nb成分X80级管线钢焊接性分析

通过高Nb+Cr、高Nb+Mo两种成分钢板的制管试验,从夏比冲击韧性、焊接接头硬度、焊缝化学成分等方面对两种成分钢板的焊接性进行了全面的对比。结果表明,Mo元素对焊缝和热影响区的性能改善起着重要作用,其细晶强化作用能有效提高焊缝的强度和韧性。在数据分析的基础上,提出了高Nb成分X80级管线钢焊接工艺的优化建议。

厚规格高Nb成分X80M管线钢探伤不合原因分析及改进措施

针对集中出现的厚规格高Nb成分X80M管线钢探伤不合问题,利用光学显微镜、扫描电镜及能谱仪等检测手段,对钢板缺陷处进行检测分析。结果表明:钢板中心富集的铌、钛夹杂物是导致探伤不合的直接原因,而冶炼中LF精炼过程温度低,净空小,钢水加热及搅拌效果差,致使加入的铌铁未完全溶解或溶解的铌分散不均匀,是导致探伤不合问题的根本原因。

高Nb X80管线钢焊接热影响区显微组织与韧性

利用Gleeble-1500模拟不同热输入的单道次焊接热循环过程,通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)及电子背散射衍射(EBSD)对高Nb X80管线钢焊接热影响区中的粗晶区(CGHAZ)显微组织、马/奥组元(M/A)形态和分布以及原奥氏体晶粒粗化情况进行研究.结果表明:高Nb X80管线钢的焊接热输入应不高于30 kJ/cm,虽然在高Nb钢中,原奥氏体晶粒的平均尺寸不会随热输入增加过于粗大,但当热输入高于40 kJ/cm时,会使得原奥氏体晶粒内粒状贝氏体的晶体取向选择过于单一,大角晶界(≥15°)密度明显降低,有效晶粒尺寸较大,M/A组元也由于热输入过大而明显粗化.上述原因使高Nb X80管线钢在大于40 kJ/cm热输入条件下热影响区粗晶区韧性明显恶化.

间隙原子O对高Nb-TiAl合金显微组织与相转变的影响

采用真空非自耗电弧炉制备了不同含O量的Ti-46Al-8Nb-xO(原子分数)合金铸锭,研究间隙原子O对高Nb-TiAl合金凝固组织及相转变的影响规律和作用机制.结果表明,随着O含量的增加,Ti-46Al-8Nb-xO铸锭中α_2相含量逐渐增加.O的加入明显细化合金组织,并且使得组织由双态组织向全片层组织转变.间隙原子O的添加使得Ti-46Al-8Nb合金由β相领先的凝固方式转化为以α相领先的凝固方式,同时使包晶反应α+L→γ向低Al区移动,共析反应α→α_2+γ向高Al区移动,扩大了α相区的范围.通过DSC分析表明,O原子可以明显提高合金的共析反应温度,但随着含量的增加作用效果逐渐减弱.

轧后加热温度对高Nb X80管线钢板组织性能的影响

采用TMCP(热机械控制处理)工艺制造的高Nb成分X80管线钢板,在实验室进行了不同加热温度下的离线热处理试验研究,分析了轧后加热温度对高Nb管线钢组织性能的影响规律。结果表明:钢板在150～600℃温度范围内热处理时,钢板的显微组织、强度及DWTT(Drop Weight Tear Test,落锤撕裂试验)性能无显著变化,韧脆转变温度略有上升;650℃加热处理后,钢板的显微组织粗化、韧脆转变温度上升,DWTT性能明显下降。

高Nb、Ti含量钢坯开裂原因分析及控制措施

采用酸洗、金相检测、能谱分析等方法,对高Nb、Ti含量钢坯在轧钢过程中的开裂原因进行研究,结果表明:大量析出的碳氮化物引起的内部微裂纹是造成高Nb、Ti含量钢开裂的直接原因。高温热塑性试验证实,高Nb、Ti含量钢在660～910℃下存在脆性温度区间。通过成分控制、稳定拉速、降低二冷段冷却速率以及稳定结晶器液面,可基本消除高Nb、Ti含量钢轧钢开裂现象。

Al含量对高Nb铸造TiAl合金高温强度和室温塑性的影响

固定Nb含量在7%(摩尔分数),研究了Al含量变化对高Nb铸造TiAl合金高温强度和室温塑性的影响,并根据铸造组织的差异对不同Al含量合金表现出的性能特点进行分析讨论.结果表明,Al含量为46%—49%的高Nb铸造TiAl合金均具有优异的高温强度.其中,高Al含量合金更具高温强度优势.分析认为,在高Nb合金化产生的固溶强化作用基础上,层片组织处于拉仲硬取向以及应变诱发的形变孪晶强化也有可能是高Al含量高Nb铸造TiAl合金900℃具有优异强度的重要机制.层片组织相对细小的Ti-46Al-7Nb-2.5V-1.0Cr合金室温塑性相对较好,而层片组织处于拉伸硬取向的高Al含量合金室温拉伸塑性很低,但有可能通过后续热处理改善其室温塑性.

热处理对高Nb-TiAl合金板材组织及力学性能的影响

研究了不同热处理工艺对高Nb-TiAl合金板材的显微组织及力学性能的影响。采用铸锭原料直接包套热轧制备的板材主要由残余粗化的片层团、再结晶γ晶粒和沿轧制方向带状分布的β相组成。通过不同的热处理工艺可以消除残余片层和β相,分别获得典型的双态组织、近片层组织和全片层组织。对热处理后具有双态组织的板材进行了室温和高温力学性能测试,结果表明:经热处理后,热轧板材的室温延伸率达到0.5%,屈服强度和抗拉强度分别提高到646MPa和691MPa,与铸态相比,其室温强度和塑性得到了改善,在850-900℃之间材料发生韧脆转变,并且相应断裂机理从脆性的穿晶断裂转变为孔洞的形核和聚集。

600～1200℃高Nb、Ti微合金钢高温热塑性研究

采用光学显微镜、扫描电镜、透射电镜以及显微硬度仪对高Nb、Ti微合金钢的高温热塑性拉伸试样进行检测。结果显示,高Nb、Ti微合金钢在600~1200℃的断面收缩率呈“V”形;在800℃时断面收缩率最小,在1200℃断面收缩率达到最大值。其第Ⅲ脆性区间为680~910℃,脆化的主要原因是大尺寸碳氮化物和先共析铁素体在晶界析出,弱化了晶界结合力,为裂纹的产生和扩展提供了条件。而试样中普遍存在的微米级TiN颗粒,是造成高Nb、Ti微合金钢断面收缩率整体偏低的主要原因。提高应变速率,缩短先共析铁素体析出和TiN颗粒长大的时间,减弱拉伸过程中的应力集中,可改善试样在第Ⅲ脆性区间的高温热塑性。

ICP-AES法测定精选铌钽矿中高含量Nb_2O_5,ZrO_2及稀土总量

样品经氢氧化钠-过氧化钠熔融分解,在酒石酸存在下,用盐酸酸化,加入几滴氢氟酸,使铌,锆充分溶解,而稀土在酒石酸存在下不会生成氟化稀土沉淀。经稀释后,以ICP-AES法测定。测定范围：Nb2O51%-10%;稀土氧化物总量3%-30%;ZrO21%-60%。

超快速冷却温度对高铌X80管线钢组织和性能的影响

对比观察不同超快速冷却温度下生产的高铌X80管线钢的显微组织和析出物,研究其组织和性能的对应关系,并分析了Nb在X80管线钢中的强化机理。结果表明,利用高Nb微合金化进行控制轧制,采用低超快速冷却温度有效提高钢材抗拉强度,获得了低屈强比X80管线钢,可应用于抗大变形管线钢的制造。