行业技术|马氏体形态对调质25CrMo48V钢力学性能的影响

   更新日期:2017-03-26     来源:建材之家    作者:博一建材    浏览:81    评论:0    
核心提示:超高强度石油套管和射孔枪管的材料需要在超深油/气井的安全应用中具有优良的冲击韧性。然而,如何获取横向冲击能量在0℃时高于100J,屈服强度达到135psi的无缝钢管,并且壁厚大于25.4毫米,被广泛认为是一个技术的挑战。这样一个特定的产品开发,除了控制化学成分,钢水纯净度,穿孔-轧制-拉伸过程外,还要求淬火和回火方案设计合理。热处理的目的是通过组织细化使板条马氏体钢得到所需的强度和韧性组合。先前的

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博一建材讯:超高强度石油套管和射孔枪管的材料需要在超深油/气井的安全应用中具有优良的冲击韧性。然而,如何获取横向冲击能量在0℃时高于100J,屈服强度达到135psi的无缝钢管,并且壁厚大于25.4毫米,被广泛认为是一个技术的挑战。这样一个特定的产品开发,除了控制化学成分,钢水纯净度,穿孔-轧制-拉伸过程外,还要求淬火和回火方案设计合理。热处理的目的是通过组织细化使板条马氏体钢得到所需的强度和韧性组合。

先前的研究中,板条马氏体组织根据晶体特征,按从大到小一般由原始奥氏体晶粒、板条束(Packet)、板条块(Block)以及板条(Lath)等几个层次组成。对板条马氏体组织和力学性能之间的关系已进行了广泛的研究。但对板条马氏体组织控制力学性能的说法仍然存在很大分歧。所以本研究的目的是为进一步了解板条状马氏体钢中显微组织—性能关系提供一个证据,并且为开发具有超高强度坚韧的无缝钢管提供参考。

本研究所用的25CrMo48V马氏体钢是通过电炉熔炼—连铸(氩气屏蔽)这一工艺顺序制得的,然后经热穿孔-轧制-拉伸工艺制成直径为244.48mm、壁厚为25.4mm的无缝钢管。化学成分见表1。

表1 25CrMo48V马氏体钢的化学成分(wt.%)

C

Si

Mn

P

S

Cr+Mo+V

Al

Ni

0.25

0.26

0.50

0.010

0.003

1.83

0.03

0.04

从钢管上切割出尺寸为12mm×12mm×100mm钢的片状试样,在900、950、100、1050、1100、1150、1200℃不同温度下淬火,然后再650℃回火。用光学显微镜(OM)、场致发射扫描电子显微镜(FESEM)、电子背散射衍射(EBSD)和透射电子显微镜(TEM)来表征经不同温度淬火和650℃回火的25CrMo48V马氏体钢的显微组织。对调质试样测定拉伸和冲击性能。

试验结果表明:因淬火温度降低引起的原始奥氏体晶粒细化可导致板条束和板条块细化,而板条宽度保持稳定。屈服强度和50%FATT与原始晶粒尺寸、板条束尺寸及板条宽度倒数的平方根呈线性变化。它们之间的关系分别遵循经典的公式Hall-Petch和FATT=A-Bd-1/2。原始奥氏体晶粒尺寸对强度和韧性有相当大的影响,而板条块是控制强度和韧性的最小组织单元。

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