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为了提高输送效益、降低能耗、减少投资，长输管线向高压、大口径输送发展已成为趋势，并对管线用钢提出高强度高韧性的要求。此外，根据我国“缺Cr少Ni无Mo”的资源现实情况，加上Mo铁的价格居高不下，通过优化Nb、V、Ti等微合金含量和采用超快冷工艺等方案来生产无Mo管线钢可以降低成本，缓解我国的Mo危机，符合我国钢铁行业可持续发展的总体要求。本文以三种低碳无钼管线钢为对象，研究其动态再结晶、静态再结晶及相交行为，探索超快冷条件下工艺参数对组织、性能的影响，为实现低成本高性能管线钢的开发提供必要的基础。论文的主要工作如下：
（1）根据应力-应变曲线计算试验用钢的动态再结晶激活能。分析了合金成分对三种钢动态再结晶行为的影响。利用P-J法确定出发生动态再结晶的临界应力、应变值。实验结果表明随着Nb含量的增加，εc/εp的值减小；B钢的σc/σp值最小。
（2）通过对连续冷却相变动力学的研究，给出了变形量和冷却速度对组织的影响规律。结果表明：热变形促进以针状铁素体为主低碳贝氏体组织的形成。低碳高Nb的合金设计可显著抑制等轴多边形铁素体，扩大以针状铁素体为主的贝氏体转变范围，更有利于获得细小针状铁素体组织。
（3）在热模拟试验机上模拟了不同工艺条件下采用超快冷对低碳无钼管线钢组织的影响规律。两阶段控冷工艺实验中，未再结晶区变形量和第Ⅱ段的开冷温度都对最终组织有明显的影响。680～720℃的Ⅱ阶段开冷温度范围内，随着温度的降低，多边形铁素体增多，而以针状铁素体为主低碳贝氏体组织逐渐减少。变形量的增加，促进了以针状铁素体为主低碳贝氏体组织的形成。在超快冷后进行等温的实验中，550和600℃等温时，利于形成针状铁素体组织，并且等温10s左右转变完全。
（4）在以上研究的基础上，对超快冷工艺对组织、性能的影响进行初步探索。轧制实验过程中采用大变形及超快冷工艺，并且两阶段控冷，最终得到以多边形铁素体和板条贝氏体的为主的组织，提高实验钢的强韧性配合。第二次热轧的屈服强度要比第一次热轧高14～82MPa；冲击功O℃时高约19～142J,-20℃时高约25～145J,-40℃时高约27～136J；而第二次热轧的抗拉强度值总体上要低一些。