回火溫度對(duì)L415M組織和性能的影響

徐桂喜，張衛(wèi)攀，劉濤飛，張瑞超

（河鋼集團(tuán)邯鋼公司 技術(shù)中心，河北 邯鄲 056000）

管線鋼作為長(zhǎng)距離輸送石油、天然氣最經(jīng)濟(jì)和合理的運(yùn)輸方式，在國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展中發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用[1]。但是隨著使用環(huán)境的復(fù)雜變化等因素影響，對(duì)管線鋼強(qiáng)韌性、焊接性、抗腐蝕性等提出了較高的要求[2]。L415M管線鋼采用低碳成分低終冷溫度控制路線，具有較好的強(qiáng)韌性、焊接性等優(yōu)良性能，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展提供了有力支撐。

1 試驗(yàn)方法

L415M管線鋼生產(chǎn)工藝路線：鐵水脫硫→轉(zhuǎn)爐→LF精煉→RH精煉→連鑄→鑄坯緩冷→加熱→軋制→超快冷→矯直→檢驗(yàn)入庫(kù)。試驗(yàn)鋼厚度規(guī)格為20mm，并采用低碳、低磷、低硫和鈮微合金化元素的成分設(shè)計(jì)[3]，具體見(jiàn)表1。

表1 L415M鋼板成分

將260mm厚鑄坯加熱至1180℃保溫2小時(shí)后進(jìn)行軋制，具體軋制工藝：而是采用二階段軋制模式，第一階段軋制溫度控制在950℃以上，第二階段軋制溫度控制在880℃以下，并要求第一軋制階段道次壓下率大于16%，終軋溫度820℃，開(kāi)冷溫度780℃，之后經(jīng)過(guò)超快冷（DQ+ACC），終冷溫度220℃。

從軋制鋼板取小樣，利用箱式回火爐分別在500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃保溫1小時(shí)，然后空冷至室溫。對(duì)回火試樣和TMCP試樣進(jìn)行拉伸、-20℃沖擊及組織檢測(cè)。

2 試驗(yàn)結(jié)果及分析

經(jīng)不同回火工藝處理及TMCP態(tài)鋼板的性能檢測(cè)如表2所示，鋼板性能隨著回火工藝變化存在明顯差異。

表2 不同回火工藝下L415M管線鋼的性能情況

從表2中的系列回火試驗(yàn)結(jié)果可以看出：

（1）抗拉強(qiáng)度隨回火溫度的升高而降低。

（2）在450℃~700℃溫度區(qū)間附近，屈服強(qiáng)度有適當(dāng)提升。

（3）在500-550℃溫度區(qū)間附近，鋼板綜合性能最佳，如圖1所示。

圖1 回火溫度與L415M鋼板性能之間的關(guān)系

從熱軋態(tài)及不同回火溫度下L415M管線鋼的組織形貌看，熱軋態(tài)組織是粒狀貝氏體為主，還有少量多邊鐵素體。從圖2（b）和（d）中可以看出，回火溫度為450-600℃時(shí)，殘余奧氏體分解，組織內(nèi)析出黑色島狀物，且在貝氏體鐵素體基體上出現(xiàn)了較多的細(xì)小黑色碳化物質(zhì)點(diǎn)，這些細(xì)小黑色質(zhì)點(diǎn)是屈服強(qiáng)度提高的原因。

隨著回火溫度的升高，如圖2(e)-（g）中所示，貝氏體中的碳化物開(kāi)始大量退化，減少；晶界開(kāi)始模糊，扁平的晶粒開(kāi)始多邊形化，形成多邊形鐵素體，這是抗拉強(qiáng)度降低原因。

圖2 熱軋狀態(tài)不同回火溫度下L415M管線鋼組織形貌

3 結(jié)論

對(duì)L415M鋼葩TMCP態(tài)以及在500-750℃系列回火試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)：

（1）抗拉強(qiáng)度隨回火溫度的升高而降低。在500-700℃溫度區(qū)間附近，屈服強(qiáng)度有適當(dāng)提升。

（2）回火溫度500℃可作為本試驗(yàn)設(shè)計(jì)的量佳回火溫度。