改善L450M管线钢低温韧性的研究

为了改善L450M管线钢的低温韧性,研究了不同冷却工艺对管线钢低温冲击功和落锤撕裂试验韧性剪切面积的影响。结果表明,当管线钢轧后初始冷却速率较小时,容易形成多边形铁素体和珠光体/贝氏体条状组织,冲击时裂纹易形成于组织差异较大的晶界上,裂纹沿着平行于轧制面的晶界快速扩展,降低管线钢的低温韧性。在落锤撕裂试验中,管线钢厚度中心位置出现的解理断裂和解理脆性分层现象与中心位置晶粒粗大、分布于铁素体晶界上的扁平细长条状珠光体以及差的珠光体/贝氏体条状组织等因素有关。通过冷却方式和冷却温度的控制,L450M管线钢最终得到了良好的低温韧性。

轧制工艺对L450M管线钢组织和性能的影响

通过对压缩比、压下率和轧制温度的控制,使L450M管线钢(/%:0.06C,1.52Mn,0.19Si,0.017Ti,0.048Nb,0.028Als)获得了良好的强韧性。结果表明,200 mm坯粗轧末3道次和精轧前3道次达到20%以上的大压下率,可以使12 mm钢板在随后的冷却过程中形成细小的微米级晶粒。晶粒尺寸基本达到了10μm以下,部分晶粒可以细化至2μm以下。采用3.5倍左右的精轧压缩比,930-950℃的精轧开轧温度,810~830℃的精轧终轧温度,管线钢的屈服强度达到500 MPa以上,同时-15℃横向冲击功可以达到300 J以上。通过适当提高粗轧温度至≥1040℃,降低精轧压缩比至≤3.8和提高精轧终轧温度至≥800℃等可以有效地降低钢材的屈强比。

L450M管线钢管母材开裂原因及预防措施

为了研究L450M管线钢制管过程中机械扩径后母材开裂的原因,通过对断口进行宏观观察、微观分析以及钢板探伤,分析了管体机械扩径后母材开裂情况。结果显示,管体机械扩径后母材开裂部位以铁素体组织为主,含极少量的C元素,且并无其他元素成分。经分析,确定管体开裂是由于在连铸时冷钢掉入结晶器内未完全熔化、包裹在板坯内,经轧制而形成缺陷,最终导致管体开裂。

基于压痕载荷的幂硬化金属材料力学性能确定方法

建立球形压痕试验三维有限元模型,通过单一变量法模拟了压痕载荷与不同材料力学性能参数(弹性模量90~210 GPa、屈服强度180~300 MPa、应变硬化指数0.1~0.3)的关系;在125组力学性能参数组合下进行球形压痕试验有限元模拟,得到基于压痕载荷的材料力学性能参数计算公式并进行了试验验证。结果表明:压痕载荷与弹性模量和屈服强度存在对数线性关系,其对数与应变硬化指数之间同样存在线性关系;将球形压痕试验测定得到的L450管线钢的压痕载荷代入材料力学性能参数计算公式,得到的弹性模量、屈服强度和应变硬化指数与拉伸试验结果的相对误差分别为-2.347%,-1.915%,-2.740%,说明基于压痕载荷的材料力学参数计算方法可以满足工程需要。