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超精密钢管晶粒尺寸

  • 发布时间:2020-07-29

通过合金化、应变诱导的铁素体相变、两相区轧制等复合工艺,新一代超细晶粒超精密钢管的晶粒尺寸达到0.1~10微米。超精密钢管中磷+S+O+N+H杂质含量减少到0.005%以下,可大幅度提高钢的强韧性。

Petch关系式是细晶强化的理-R理论基础,在eL=σ0+Kd-1/2(9-1)式中,σ0―铁素体晶格摩擦力;K―常数;d―晶粒直径,此时的晶粒直径是广义的,对超精密钢管铁素体为晶粒直径,对贝氏体和板条马氏体为板条尺寸。公式(9-1)表明,超高精密钢管屈服强度随晶粒细化而增大。

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随晶粒变细,超精密钢管的屈服强度随材料-1/2次方增大,冲击吸收能量也显著增加。Petch还进一步提出,超精密无缝管冷脆转变温度vTrs与晶粒尺寸之间的关系(vTrs=A-Blnd-1/2)表明细晶化可以改善钢的低温脆断性能。

控轧低合金钢超精密钢管的晶粒径达到10~15微米。若屈服强度为400MPa时,屈服强度为1μm,屈服强度为400MPa时,屈服强度基本不变。超精密钢管的纯净化(P+S+O+N+H<0.01%,质量分数<0.01%)、均匀化和晶粒超细化(约1μm)。其成分接近普通C-Mn-Si钢,但C、S、P含量较低,为防止薄壁精密无缝管晶粒长大,对微量氮钢起到了抑制作用。

常规低合金结构钢超精密钢管注重钢本身的性能,偏重氧化净化、加工成形和相变热处理。从冶金角度出发,国外特别注重从根本上解决钢焊性问题。采用低碳微合金化技术和控轧控冷技术,通过采取措施生产出高韧性和高焊接性的超精密钢管、桥梁钢、船舶用钢、压力容器等。超细晶粒钢的生产具有以下特点。

(1) 清洁清洁的包括:第一,尽可能去除钢中的杂质元素,如S、P、O、N、H(有时包括C);第二,严格控制超精密钢管中夹杂物的数量、组成、尺寸、形状和分布。在生产过程中,钢液洁净度从普通钢的P+S+O+N+H≤0.025%(质量分数)降至经济洁净钢的P+S+O+N+H≤0.012%。

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目前国外先进钢铁企业P+S+O+N+H产品质量分数控制在0.005%以下,达到超清洁钢水平,有进一步下降的倾向。清洁超精密钢管的生产就是把过去由炼钢独立完成的冶金功能划分为:脱Si、脱S、脱P、脱P预处理、炉外精炼和分阶段精炼等工艺,利用最佳的热力学和动力学条件,完成脱S、脱S、脱C、脱P、合金化、组分调整等工艺,从而实现冷轧精密光亮钢管的清洁净化。

例如,目前生产的超精密钢管,其硫的质量分数已达到wS≤0.002%的水平,硫化物的质量分数最低可达0.0005%,达到国际先进水平。

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