两种不同成分 - 组织特性 X65 无缝管线钢的热输入依赖性粗晶热影响区微观组织演变与冲击韧性

《Metals》：Heat-Input-Dependent CGHAZ Microstructural Evolution and Impact Toughness of Two X65 Seamless Pipeline Steels with Different Composition–Microstructure Characteristics

　　

摘要

本研究比较研究了两种具有不同成分 - 显微组织特征的工业 X65 无缝管线钢在模拟环焊缝热循环下的粗晶热影响区（CGHAZ）响应。一种钢表现出以贝氏体为主的初始显微组织，而另一种钢则由铁素体 - 贝氏体双相显微组织组成。采用低温夏比冲击试验、显微硬度测量、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、电子背散射衍射（EBSD）、原始奥氏体晶粒重构以及基于 JMatPro 13.0 的连续冷却转变（CCT）计算来评估它们的热输入敏感性和显微组织演变。在 7–10 kJ/cm 的热输入下，两种钢在?20 °C 时均保持了较高的冲击韧性，平均吸收能量约为 250 J。在 15 kJ/cm 时出现了显著差异：以贝氏体为主的钢保持了较高的冲击韧性和较高的裂纹萌生与扩展能量，而铁素体 - 贝氏体钢则表现出明显的韧性降低。在 20–30 kJ/cm 的较高热输入下，两种钢均显示出明显的韧性恶化，这与严重的原始奥氏体晶粒生长和贝氏体转变产物的粗化有关。显微组织和晶体学分析表明，在所研究的热循环下，以贝氏体为主的钢通常保留了更细小的原始奥氏体晶粒和更精细的晶体学特征。在 15 kJ/cm 下的详细表征进一步揭示了更细小的原始奥氏体晶粒、束和块结构，以及更曲折的裂纹扩展路径。JMatPro 计算预测该钢的贝氏体转变温度较低，这与实验观察到的贝氏体转变产物趋向更细小的趋势一致。因此，以贝氏体为主的钢所保持的优越 CGHAZ 韧性与合金成分、初始冶金状态、转变行为和分级晶体学细化的综合作用有关，而不仅仅是初始显微组织。结果突出了耦合成分 - 转变 - 显微组织效应在确定工业 X65 无缝管线钢焊接热输入耐受性方面的重要性。