【摘 要】
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热轧无缝钢管广泛应用于电力、石油、化工、船舶等多个领域,是一种不可替代的钢铁材料。在热轧无缝钢管传统的生产过程中,管坯成形需要经历加热、高温穿孔、高温轧制、定径等工序。受几何形状制约,热轧无缝钢管并不能像其他类型钢材一样通过控制轧制来细化奥氏体晶粒,导致冷却后的相变组织过于粗大,严重恶化钢管的力学性能。目前细化室温组织的手段只有快速冷却技术及在线常化,但靠这两种方法钢管组织细化的能力有限。因此本课
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热轧无缝钢管广泛应用于电力、石油、化工、船舶等多个领域,是一种不可替代的钢铁材料。在热轧无缝钢管传统的生产过程中,管坯成形需要经历加热、高温穿孔、高温轧制、定径等工序。受几何形状制约,热轧无缝钢管并不能像其他类型钢材一样通过控制轧制来细化奥氏体晶粒,导致冷却后的相变组织过于粗大,严重恶化钢管的力学性能。目前细化室温组织的手段只有快速冷却技术及在线常化,但靠这两种方法钢管组织细化的能力有限。因此本课题将氧化物冶金与控制冷却技术这两种手段相结合,通过诱导针状铁素体相变,达到细化晶粒的目的,从而提高钢管的综合力学性能。本实验将传统铝脱氧钢和氧化物冶金钢作对比,氧化物冶金钢采用Ti-Mg-Ca-Ce脱氧及Ti-Zr脱氧两种方式。利用光学显微镜（OM）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、场发射电子探针（EPMA）等表征手段,研究了不同冷却速度、奥氏体化温度、变形温度及变形量对实验钢微观组织的影响,及不同脱氧体系中的夹杂物诱导针状铁素体相变的行为。实验结果如下:Al脱氧钢中,夹杂物主要以Si-Mn-O为主,尺寸较大,直径大于1 μm的约为79%;Ti-Mg-Ca-Ce脱氧钢中夹杂物主要为Ti-Mg-Ca-Ce-Al-O,尺寸略有细化,大于1 μm的约占47%;Ti-Zr脱氧钢夹杂物成分主要为Ti-Zr-Al-O+MnS,由于有Zr元素的引入,夹杂物尺寸得到进一步细化,大于1μm的只有36%。Al脱氧钢只有冷速在1℃/s～5℃/s时才有针状铁素体的产生,含量很少,且板条短粗。Ti-Mg-Ca-Ce脱氧钢与Ti-Zr脱氧钢产生针状铁素体的冷速区间都为1℃/s～10℃/s,含量最多的区间为3℃/s～5℃/s,Ti-Zr脱氧钢针状铁素体含量要大于Ti-Mg-Ca-Ce脱氧钢含量,且板条较为细长,在冷速为3℃/s时针状铁素体含量达到最大值。奥氏体化温度会影响原奥氏体晶粒大小,结合三种实验钢在不同奥氏体化温度下的组织生成规律可以发现,只有当奥氏体平均晶粒尺寸大于43 μm时,才会有针状铁素体的形成。Al脱氧钢与Ti-Mg-Ca-Ce脱氧钢加热温度在1050℃～1150℃便有针状铁素体的形成。而Ti-Zr脱氧钢中氧化物尺寸较小,有效地细化了奥氏体晶粒尺寸,在1150℃以下时几乎没有针状铁素体的形成,1250℃时才有大量针状铁素体形成。Ti-Mg-Ca-Ce脱氧钢与Ti-Zr脱氧钢都是变形量在50%以下时,随着变形量的增加,晶粒得到细化,针状铁素体含量稍有增加。当变形量达到70%时,针状铁素体明显减少,粒状贝氏体含量增加。Ti-Zr脱氧钢中的Ti-Zr-Al-O+MnS型夹杂物可以作为针状铁素体的形核核心。
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