管线钢及塑料模具钢中的夹杂物研究

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管线钢和塑料模具钢作为特殊且十分重要的钢种,正是国内钢铁行业努力研发和生产的重点,同时这两种钢的使用性能又都密切受夹杂物水平的影响。为了更加安全、高效、经济地输送油气,管线钢正在朝着高钢级、抗大变形的方向发展。管线钢连铸坯中不同厚度位置夹杂物的情况会影响轧制钢板的性能;钢管中焊接热影响区(HAZ)处的夹杂物水平严重影响钢管的安全运行。模具钢钢板内部任意截面都有可能成为使用过程中的工作面,为保障其性能的均匀性,需对其不同位置的夹杂物进行研究。本论文对X80HD抗大变形管线钢连铸坯沿厚度方向夹杂物分布进行评级,分析不同粒径范围的夹杂物的统计分布,并对主要夹杂物的形貌及成份进行检测。对比研究了X90管线钢钢管距焊缝90°管体及HAZ夹杂物控制水平、组织及冲击韧性,分析夹杂物及组织对冲击韧性的影响。对轧态的P20模具钢板材沿厚度方向的非金属夹杂物进行金相评级,粒径及数量分布统计,扫描电镜及能谱分析,并进行调质处理前硬度测试及电化学测试,分析夹杂物对钢的硬度、腐蚀性能的影响。研究结果如下:X80HD连铸坯中,距内弧2/4处D类夹杂物为细系2.5级,其余夹杂物级别均未超过2。小于8μm的夹杂物占到了夹杂物总量的95.36%。夹杂物总量由内弧到外弧逐渐减少,单位面积内相当于当量粒径夹杂物个数I值也随内弧到外弧的距离变小,在距内弧1/4处达最大,主要是由于连铸时在“夹杂物易捕捉区”聚集所致。以MnS为主的小颗粒夹杂物与基体结合好;中型CaO MgO夹杂容易碎裂;大型CaO MgO Al2O3SiO2球状复相夹杂物会对钢产生不良影响;CaO Al2O3CaS夹杂和Al2O3CaO MgO夹杂不会对基体产生不良影响。X90钢管中,各类夹杂物级别均控制在2级以下。HAZ局部出现超尺寸D类夹杂,会对钢的韧性产生很不利的影响;CaO Al2O3SiO2杂较硬,与基体结合处易开裂。CaO SiO2夹杂较脆,易自身开裂;CaO Al2O3夹杂尺寸很大,容易被轧裂,超尺寸D类夹杂就是此类夹杂。距焊缝90°管体未出现超尺寸D类夹杂物;夹杂物与贝氏体结合处受力影响区较大。HAZ冲击韧性明显比距焊缝90°管体低很多,是因为此处本身组织粗大,贝氏体成分高,加上夹杂物水平严重共同所致。P20塑料模具钢中,夹杂物多为球型,小于8μm的夹杂物占总量的92.99%,在整个厚度方向上,1/4~3/4厚度处夹杂物比较集中,粒径较大。热轧态P20钢组织为珠光体+铁素体,调质后为回火索氏体组织,组织更加均匀细小,调质前后夹杂物类型、尺寸及分布并无改变,但夹杂物与基体结合更为紧密,其受力影响区变小。组织和夹杂共同作用,使调质后硬度明显增加且沿厚度方向更加均匀。夹杂物分布并未对耐蚀性沿厚度方向变化产生太大影响。
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