铌钒微合金化连续油管组织性能研究

摘要

本文采用了Gleeble-3500热模拟实验机和Lenton热处理炉，进行了热模拟实验和高温回火实验，并运用现代分析检测手段，探讨了微合金元素Nb、V对连续油管用钢连续冷却曲线(CCT曲线)及其显微组织的影响，研究了微合金元素Nb、V对连续油管钢高温回火处理组织与性能的影响。并借助透射电镜(TEM)分析了Nb(C、N)析出规律。论文的主要工作和研究结果如下:
　　1.测定了实验钢在形变条件下的连续冷却转变数据，结合金相观察，绘制了动态CCT曲线。结果表明:随着冷却速度增大，奥氏体所经历的相变区逐渐向左移动，到达一定的冷却速度后，奥氏体不发生珠光体相变，在一定的冷却速度下经过铁素体相变区后直接进入贝氏体相变区，最终形成铁素体和贝氏体两相显微组织，在连续冷却条件下的转变产物是多种显微组织的混合物，其组成随冷速的不同而变化。
　　2.对比分析三种实验钢的CCT曲线和金相组织发现:微合金元素Nb、V降低了0.5Cr0.20Ni0.13Mo-0.02Nb钢和0.5C r0.20Ni0.13 Mo-0.02 Nb0.02V钢的铁素体和贝氏体的转变开始温度，使铁素体和贝氏体能够在更低的温度相变，细化了铁素体与贝氏体晶粒。且Nb、V使发生贝氏体转变的倾向增强，转变的冷速范围向低速方向扩展。
　　3.对三种不同成分的实验钢在相同热处理工艺下的结果发现:随回火温度的升高，钢的强度下降，而塑性逐渐增加。添加了微合金元素Nb、V的实验钢的抗拉强度、屈服强度、硬度都要好于未添加微合金元素Nb、V的实验钢，但是延伸率略有下降。添加微合金元素Nb、V实验钢的强度提高是因为组织中有更细小的晶粒尺寸、更高的位错密度以及控轧过程中产生的Nb、V(C、N)第二相，是细晶强化，位错强化和沉淀强化综合作用的的结果。
　　4.通过热模拟机模拟实验钢固溶后不同温度下的淬火，在透射电镜上观察析出相形貌和分布情况后，分析碳氮化合物的析出规律，结果表明:Nb(C，N)析出最快的温度在900℃左右，在这个温度大量析出，能有效阻止奥氏体晶粒长大，当轧后奥氏体向铁素体转变时，就能达到充分细化铁素体晶粒的效果。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 前言

1．2 国内外连续油管研制与发展概况

1．2．1 国外连续油管发展现状

1．2．2 国内连续油管发展现状

1．2．3 连续油管加工工艺发展

1．2．4 连续油管材料发展现状

1．3 含铌微合金钢的发展

1．3．1 铌在钢中的作用

1．3．2 含铌微合金钢的发展

1．3．3 含铌微合金钢的研究进展

1．3．4 铌与钒在钢中的作用比较

1．4 过冷奥氏体连续冷却转变曲线

1．4．1 过冷奥氏体连续冷却转变曲线的建立

1．4．2 影响相变动力学曲线的因素

1．4．3 相变动力学曲线的应用

1．5 微合金钢的强韧化机理及微合金化元素铌的主要作用

1．5．1 微合金钢的强韧化理论

1．5．2 微合金化元素的主要作用

1．6 课题背景和研究内容

第2章 试验材料及研究方法

2．1 实验材料及化学成分

2．2 动态CCT曲线测定

2．2．1 动态CCT曲线测定方法

2．2．2 相变点的测定方法

2．3 调质处理实验工艺

2．3．1 力学性能

2．3．2 显微组织观察

2．4 微合金元素Nb、V析出规律试验方案

第3章 微合金化连续油管用钢连续冷却曲线及显微组织

3．1 0．5Cr0．20Ni0．13Mo连续冷却转变曲线

3．2 0．5Cr0．20Ni0．13Mo-0．02Nb连续冷却转变曲线

3．3 0．5Cr0．20Ni0．13Mo-0．02Nb0．02V连续冷却转变曲线

3．4 合金元素对CCT曲线与显微组织的影响

3．5 本章小结

第4章 微合金化连续油管用钢高温回火组织与性能

4．1 显微组织演变

4．1．1 0．5Cr0．25Ni0．13Mo钢

4．1．2 0．5Cr0．25Ni0 13 Mo-0．02Nb钢

4．1．3 0．5Cr0．25Ni0．13Mo-0．02Nb0．02V钢

4．2 力学性能分析

4．2．1 屈服强度

4．2．2 抗拉强度

4．2．3 延伸率

4．2．4 硬度

4．2．5 断口分析

4．3 本章小结

第5章 微合金化连续油管用钢碳氮化物析出研究

5．1 碳氮化物的析出分析

5．2 透射电镜(TEM)观察

5．3 小结

第6章 结论

参考文献

致谢