[發(fā)明專利]一種ZrC粒子輔助制備超細(xì)晶粒石油鋼管的試驗(yàn)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410623682.1
• 申請(qǐng)日: 2014-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN104374892A
• 公開（公告）日: 2015-02-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐明華;張蓉;汪新衡
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南工學(xué)院
• 主分類號(hào): G01N33/20
• 分類號(hào): G01N33/20
• 代理公司: 北京科億知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11350
• 代理人: 湯東鳳

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于細(xì)晶鋼制備領(lǐng)域，尤其涉及一種ZrC粒子輔助制備超細(xì)晶粒石油鋼管的試驗(yàn)方法。

背景技術(shù)

近年來(lái)，細(xì)晶鋼及其制備方法受到了普遍關(guān)注。現(xiàn)有的細(xì)晶鋼制備工藝種類繁多，但在綜合考慮其核心技術(shù)并結(jié)合大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，可將細(xì)晶鋼的制備方法分為如下簡(jiǎn)單兩種：①基于相變和再結(jié)晶原理的晶粒超細(xì)化方法——該方法主要是對(duì)傳統(tǒng)軋制工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)和完善，也是目前為數(shù)不多的能夠?qū)崿F(xiàn)規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)的晶粒超細(xì)化方法，如形變誘導(dǎo)相變工藝和形變熱處理工藝等；②基于強(qiáng)塑性變形的晶粒超細(xì)化方法——該方法主要通過(guò)強(qiáng)烈塑性變形誘發(fā)大量包含高密度位錯(cuò)的大角度晶界，從而將晶粒分割至亞微米以下，如等通道角擠壓和多向變形加工等。

盡管使用以上方法都能獲得1μm以下的超細(xì)晶組織，但這些方法在使用中有兩個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題：一是變形前的快冷，這是保證奧氏體過(guò)冷到較低溫度的前提；二是低溫大變形，這對(duì)軋機(jī)的能力要求極高，對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)顯得困難且不經(jīng)濟(jì)。當(dāng)前，由于我國(guó)軋制生產(chǎn)流程自動(dòng)化程度較低、軋制道次間隔時(shí)間長(zhǎng)、難于獲得大冷卻速度等原因，實(shí)用的細(xì)化晶粒工藝，其工業(yè)化應(yīng)用還僅局限于薄規(guī)格、小直徑產(chǎn)品，而對(duì)于無(wú)縫鋼管，其組織細(xì)化還有較大困難。因此，在我國(guó)現(xiàn)有裝備軋制力不足的情況下，細(xì)晶鋼工業(yè)化生產(chǎn)需要解決的首要問(wèn)題是降低相變發(fā)生的大變形量。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種ZrC粒子輔助制備超細(xì)晶粒石油鋼管的試驗(yàn)方法，旨在闡明ZrC粒子輔助制備細(xì)晶鋼石油鋼管的微觀機(jī)理及性能調(diào)控機(jī)制，揭示含ZrC粒子合金應(yīng)變冶金過(guò)程的科學(xué)規(guī)律。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種ZrC粒子輔助制備超細(xì)晶粒石油鋼管的試驗(yàn)方法包括：

步驟一、含ZrC粒子錠坯合金的純凈化熔煉及ZrC粒子分布均勻性的研究；

步驟二、ZrC/奧氏體相界面形變誘導(dǎo)鐵素體相變的動(dòng)力學(xué)關(guān)系的研究；

步驟三、晶粒超細(xì)化前提下的ZrC粒子及變形條件優(yōu)化的研究；

步驟四、建立多因素耦合作用下的石油鋼管晶粒超細(xì)化多尺度模型；

步驟五、現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)移植試驗(yàn)。

進(jìn)一步，含ZrC粒子錠坯合金的純凈化熔煉及ZrC粒子分布均勻性的研究的具體方法為：

步驟一、根據(jù)我們已完成的項(xiàng)目研究成果和工作基礎(chǔ)，在鋼液脫氧精煉完成后，壓入真空密封的ZrC粒子，用高純氬氣進(jìn)行適當(dāng)精煉和攪拌，再澆注成錠坯；

步驟二、制備碳膜萃取試樣，利用H800透射電鏡觀察分析未溶解析出相的形貌、數(shù)量和大小，配合DSC、XRD測(cè)定，分析ZrC粒子在試驗(yàn)鋼中的固溶、析出狀況；

步驟三、采用Gleeble-1500熱模擬機(jī)進(jìn)行不同溫度、不同應(yīng)變速率、不同變形量的熱模擬試驗(yàn)；采用Ф450軋機(jī)進(jìn)行中厚板軋制；并采用Polyvar-Met光學(xué)金相顯微鏡對(duì)熱模擬變形組織及板材軋制組織進(jìn)行觀察分析。

進(jìn)一步，ZrC/奧氏體相界面形變誘導(dǎo)鐵素體相變的動(dòng)力學(xué)關(guān)系的研究的具體方法為：

步驟一、在我們已完成的研究課題關(guān)于相變熱力學(xué)條件分析及形核特性分析研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)相界面形核動(dòng)力學(xué)的分析，并配合對(duì)不同變形條件、不同ZrC粒子下的鐵素體晶粒尺寸的實(shí)驗(yàn)測(cè)定及分析，探索和認(rèn)識(shí)相界面形變誘導(dǎo)鐵素體形核率與變形條件、ZrC粒子半徑和體積分?jǐn)?shù)的內(nèi)在聯(lián)系，從而確定和建立它們之間的物理本構(gòu)關(guān)系；

步驟二、通過(guò)綜合分析晶界和相界面上的形變誘導(dǎo)鐵素體晶核隨變形條件的長(zhǎng)大規(guī)律，及其與ZrC粒子半徑和體積分?jǐn)?shù)的關(guān)系，并結(jié)合實(shí)際的晶粒尺寸測(cè)量結(jié)果，建立合金的最終晶粒尺寸與變形條件、ZrC粒子半徑及體積分?jǐn)?shù)的本質(zhì)聯(lián)系。

進(jìn)一步，晶粒超細(xì)化前提下的ZrC粒子及變形條件優(yōu)化的研究的具體方法為：

步驟一、在相變熱力學(xué)條件分析及形核動(dòng)力學(xué)關(guān)系分析的基礎(chǔ)上，通過(guò)對(duì)具有不同ZrC粒子半徑和體積分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)鋼坯，在合適變形條件下進(jìn)行熱軋變形，并依照相應(yīng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行鐵素體晶粒尺寸測(cè)試和拉伸性能、沖擊韌性檢測(cè)，以試驗(yàn)鋼坯軋制變形后的性能最優(yōu)為比較標(biāo)準(zhǔn)，優(yōu)選最佳的ZrC粒子半徑和體積分?jǐn)?shù)；

步驟二、在已確定的相變熱力學(xué)條件下，對(duì)具有最佳ZrC粒子半徑和體積分?jǐn)?shù)的試驗(yàn)鋼，進(jìn)行不同溫度及不同變形量的軋制變形，并進(jìn)行組織性能的檢測(cè)，以晶粒細(xì)化和性能成倍提高為比較標(biāo)準(zhǔn)，確定出變形溫度上限和變形量的下限值。

進(jìn)一步，現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)移植試驗(yàn)的具體試驗(yàn)方法為：

步驟一、根據(jù)熱處理工藝優(yōu)化參數(shù)和實(shí)驗(yàn)室提出的淬火工藝方案，進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)移植實(shí)驗(yàn)，并對(duì)套管進(jìn)行回火處理；分析現(xiàn)場(chǎng)鋼管的熱軋態(tài)、淬火態(tài)及調(diào)質(zhì)態(tài)組織；