晶內(nèi)針狀鐵素體形核影響因素

X80等管線鋼在生產(chǎn)過程中采用控軋控冷技術(shù)（TMCP）以獲得晶粒細小的針狀鐵素體（AF），使其具有良好的綜合力學性能。然而，這些管線鋼在焊接時往往經(jīng)歷了復雜的焊接冶金過程和熱循環(huán)作用，導致焊接接頭組織和性能發(fā)生了很大的變化，成為運輸管道（管線）中最為薄弱的部分。通過長期的實踐探索與研究，最近人們發(fā)現(xiàn)了一種可以顯著提高和改善焊接接頭力學性能的晶內(nèi)針狀鐵素體（IAF）。

晶內(nèi)針狀鐵素體（IAF）是一種以非金屬夾雜物誘發(fā)形核長大的組織，低碳微合金高強度管線鋼焊縫中的IAF 具有顯著提高管線鋼強度和改善韌性的作用。其形核的主要影響因素是夾雜物種類、夾雜物尺寸、原奧氏體晶粒尺寸和冷卻速度。

1、夾雜物尺寸

研究發(fā)現(xiàn)，能夠誘發(fā)IAF 形核的夾雜物的尺寸介于0.2~0.6μm之間。

2、夾雜物種類

并非所有的夾雜物都能形成IAF。通過對IAF 形核夾雜物進行能譜分析，發(fā)現(xiàn)夾雜物主要包括TiOx、SiO2、Al2O3等氧化物和Mn、Cu與S形成的MnS、CuS等多相硫化物，以及AlN、TiN 等氮化物。

3、原奧氏體晶粒尺寸

只有當原奧氏體晶粒尺寸大于一定值的時候，才會形成IAF。通過原位觀察的方法， 對試樣進行不同峰值溫度和保溫時間的處理， 測量了奧氏體晶粒尺寸并觀察了試驗后的組織， 發(fā)現(xiàn)當原奧氏體晶粒尺寸小于55.0μm 時將不會產(chǎn)生IAF。

4、冷卻速度

焊縫中形成的IAF 可以在較大的冷卻速度范圍內(nèi)出現(xiàn)，并且冷卻速度是影響IAF形成的關(guān)鍵因素之一。在較小的冷卻速度下，尤其是線能量（熱輸入）較大時，淬硬性不足以完成鐵素體形核。而冷卻速度較大時，則有可能形成大量的貝氏體和馬氏體。