20世紀60年代以前，石油用管的基本組織形態為鐵素體和珠光體，這種鋼的基本成分是C-Mn，一般採用熱軋和正火熱處理。為避免珠光體對鋼材韌性的損害，60年代末出現了以J55等為代表的少珠光體鋼。這種鋼的生產工藝進入了微合金化鋼控軋的生產階段，然而，一般認為，少珠光體鋼強度的極限水平為500～550MPa。為進一步提高管線鋼的強韌性，研究開發了針狀鐵素體鋼。國際上，針狀鐵素體石油用鋼70年代初投入工業生產，典型成分是C-Mn-Nb-Mo，一般含碳量低於0.06%。針狀鐵素體是在冷卻過程中，在稍高於上貝氏體溫度範圍，透過切變相變形成的具有高密度位錯的非等軸貝氏體鐵素體，透過微合金化以及控軋與控冷，綜合利用晶粒細化、微合金化元素的析出相與位錯亞結構的強化效應，來提高鋼的強度。為適應石油天然氣開發的需要，在針狀鐵素體鋼研究的基礎上，80年代初開發研究了超低碳貝氏體鋼，超低碳貝氏體鋼在成分上採用了C、Mn、Mo、B、Ti、Nb的良好配合，形成完全的貝氏體組織，透過適當的合金元素的調整和控軋工藝的完善，可獲得高強度和良好的強韌性組配。 N80套管鋼作為一種微合金控軋鋼，是近年來發展起來的一種高強度、高韌性的新鋼種。關於N80鋼是針狀鐵素體鋼還是貝氏體鋼的問題上一直存在較大的爭議。本研究透過光鏡和透射電鏡對武漢鋼鐵集團研發的N80套管鋼進行了微觀組織分析，以便對N80套管鋼的種類界定提供一定的參考。管材鋼的微觀組織對其機械效能、耐蝕效能和成形工藝等有著重要的影響
表1 N80鋼化學成分設計% w(C)w(Si)w(Mn)w(P)0.05～0.090.15～0.251.55～1.70≤0.015w(S)w(Nb)w(Ti)w(Mo)≤0.0100.05～0.070.025～0.0400.05～0.10w(Cr)w(Ni)w(Cu)0.10～0.200.10～0.200.10～0.201.2 熱軋工藝鑄坯加熱到1200℃,保溫3h;板坯出爐溫度為1200℃;開軋溫度為1130～1180℃;精軋入口溫度為950～1020℃;F3～F7累積變形量≥60%;終軋溫度設定為860℃;卷取溫度設定為600℃。試驗鋼厚度7.7mm,寬度1370mm。工藝流程:鐵水預處理→轉爐冶煉→LF爐精煉→連鑄→加熱→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取→檢驗→包裝出廠。1.3 試驗結果1.3.1 過程控制試驗按制定的工藝執行,生產過程控制穩定。N80鋼化學成分見表2。終軋卷取溫度波動較小,終軋溫度850～880℃,卷取溫度580～640℃,結果表明,熱軋工藝具有較強的可操作性。 表2 N80鋼化學成分% w(C)w(Si)w(Mn)w(P)w(S)w(Nb)0.070.251.65≤0.015≤0.0080.06w(Ti)w(Mo)w(Cr)w(Ni)w(Cu)0.030.050.180.180.181.3.2 拉伸試驗抽取2卷試驗料並製取試樣,分別在2m、10m處取樣,進行拉伸試驗,試驗結果見表3。由表3可以看出,鋼板的各向異性較小,2m處試樣橫向、縱向和45°方向的屈服強度最大差值20MPa,橫向屈服強度最高,45°方向偏低;抗拉強度最大差值橫向比45°方向高35MPa。10m處試樣橫向屈服強度比2m處橫向屈服強度高40MPa,說明材質均勻,通卷效能較好。表3 N80鋼拉伸效能試驗結果試樣編號位置/m方向屈服強度/MPa抗拉強度/MPa延伸率/%屈強比冷彎164722橫向625710370.88合格縱向605710330.85合格45°615705380.87合格164732橫向610730370.88合格縱向600710330.85合格45°590695380.87合格1647310橫向650735310.88合格縱向59571530.50.83合格45°580710340.81合格1.3.3 衝擊試驗N80鋼夏比衝擊試驗結果如圖1所示。由圖1可見,-40℃的衝擊功值大於100J(試樣尺寸為10mm×5mm×55mm),-40℃時的剪切面積接近100%。圖1 N80鋼夏比衝擊試驗結果1.3.4 金相組織取編號為472和473的2塊試樣做金相試驗,試驗結果見表4,組織形貌如圖2所示。表4 N80鋼的金相組織試樣編號顯微組織晶粒度/級帶狀組織/級472F+B+P少量+(M-A)組元少量121473B+F+P少量+(M-A)組元少量131
20世紀60年代以前，石油用管的基本組織形態為鐵素體和珠光體，這種鋼的基本成分是C-Mn，一般採用熱軋和正火熱處理。為避免珠光體對鋼材韌性的損害，60年代末出現了以J55等為代表的少珠光體鋼。這種鋼的生產工藝進入了微合金化鋼控軋的生產階段，然而，一般認為，少珠光體鋼強度的極限水平為500～550MPa。為進一步提高管線鋼的強韌性，研究開發了針狀鐵素體鋼。國際上，針狀鐵素體石油用鋼70年代初投入工業生產，典型成分是C-Mn-Nb-Mo，一般含碳量低於0.06%。針狀鐵素體是在冷卻過程中，在稍高於上貝氏體溫度範圍，透過切變相變形成的具有高密度位錯的非等軸貝氏體鐵素體，透過微合金化以及控軋與控冷，綜合利用晶粒細化、微合金化元素的析出相與位錯亞結構的強化效應，來提高鋼的強度。為適應石油天然氣開發的需要，在針狀鐵素體鋼研究的基礎上，80年代初開發研究了超低碳貝氏體鋼，超低碳貝氏體鋼在成分上採用了C、Mn、Mo、B、Ti、Nb的良好配合，形成完全的貝氏體組織，透過適當的合金元素的調整和控軋工藝的完善，可獲得高強度和良好的強韌性組配。 N80套管鋼作為一種微合金控軋鋼，是近年來發展起來的一種高強度、高韌性的新鋼種。關於N80鋼是針狀鐵素體鋼還是貝氏體鋼的問題上一直存在較大的爭議。本研究透過光鏡和透射電鏡對武漢鋼鐵集團研發的N80套管鋼進行了微觀組織分析，以便對N80套管鋼的種類界定提供一定的參考。管材鋼的微觀組織對其機械效能、耐蝕效能和成形工藝等有著重要的影響
表1 N80鋼化學成分設計% w(C)w(Si)w(Mn)w(P)0.05～0.090.15～0.251.55～1.70≤0.015w(S)w(Nb)w(Ti)w(Mo)≤0.0100.05～0.070.025～0.0400.05～0.10w(Cr)w(Ni)w(Cu)0.10～0.200.10～0.200.10～0.201.2 熱軋工藝鑄坯加熱到1200℃,保溫3h;板坯出爐溫度為1200℃;開軋溫度為1130～1180℃;精軋入口溫度為950～1020℃;F3～F7累積變形量≥60%;終軋溫度設定為860℃;卷取溫度設定為600℃。試驗鋼厚度7.7mm,寬度1370mm。工藝流程:鐵水預處理→轉爐冶煉→LF爐精煉→連鑄→加熱→粗軋→精軋→層流冷卻→卷取→檢驗→包裝出廠。1.3 試驗結果1.3.1 過程控制試驗按制定的工藝執行,生產過程控制穩定。N80鋼化學成分見表2。終軋卷取溫度波動較小,終軋溫度850～880℃,卷取溫度580～640℃,結果表明,熱軋工藝具有較強的可操作性。 表2 N80鋼化學成分% w(C)w(Si)w(Mn)w(P)w(S)w(Nb)0.070.251.65≤0.015≤0.0080.06w(Ti)w(Mo)w(Cr)w(Ni)w(Cu)0.030.050.180.180.181.3.2 拉伸試驗抽取2卷試驗料並製取試樣,分別在2m、10m處取樣,進行拉伸試驗,試驗結果見表3。由表3可以看出,鋼板的各向異性較小,2m處試樣橫向、縱向和45°方向的屈服強度最大差值20MPa,橫向屈服強度最高,45°方向偏低;抗拉強度最大差值橫向比45°方向高35MPa。10m處試樣橫向屈服強度比2m處橫向屈服強度高40MPa,說明材質均勻,通卷效能較好。表3 N80鋼拉伸效能試驗結果試樣編號位置/m方向屈服強度/MPa抗拉強度/MPa延伸率/%屈強比冷彎164722橫向625710370.88合格縱向605710330.85合格45°615705380.87合格164732橫向610730370.88合格縱向600710330.85合格45°590695380.87合格1647310橫向650735310.88合格縱向59571530.50.83合格45°580710340.81合格1.3.3 衝擊試驗N80鋼夏比衝擊試驗結果如圖1所示。由圖1可見,-40℃的衝擊功值大於100J(試樣尺寸為10mm×5mm×55mm),-40℃時的剪切面積接近100%。圖1 N80鋼夏比衝擊試驗結果1.3.4 金相組織取編號為472和473的2塊試樣做金相試驗,試驗結果見表4,組織形貌如圖2所示。表4 N80鋼的金相組織試樣編號顯微組織晶粒度/級帶狀組織/級472F+B+P少量+(M-A)組元少量121473B+F+P少量+(M-A)組元少量131