晶粒細(xì)化的控制方法

通過采用工藝方法控制可使金屬材料的晶粒細(xì)化、均勻，從而提高材料的強(qiáng)度、韌性和塑性，更好適應(yīng)工程項(xiàng)目對材料的要求。對于晶粒細(xì)化，目前的控制方法有：

1、氧化物冶金技術(shù)

基本原理是利用鋼中形成較早、且分布均勻，氧化物作為鋼中硫化物、氮化物和碳化物等析出物的非均質(zhì)形核核心，并通過控制這些析出物的位置和分布，完成對晶粒成長的控制，然后利用鋼中的復(fù)合夾雜物來誘導(dǎo)晶內(nèi)針狀鐵素體形核來細(xì)化材料的組織。

該方法的關(guān)鍵是如何在鋼中獲得細(xì)小的夾雜物。首先，必須提高鋼液的純凈度，并且去除鋼液中已生成的各種較大顆粒的非金屬夾雜物;其次，為了確保獲得細(xì)小的第二相粒子，以保證第二相粒子能夠在固態(tài)下析出，應(yīng)將各種夾雜物生成元素的濃度積控制在固相線的平衡濃度積以下。獲得第二相離子的方法有內(nèi)部析出法和外部加入法。前者利用鋼中析出物作為非均質(zhì)形核核心的原來來細(xì)化組織，后者通過在材質(zhì)外部添加第二相粒子的方法對組織細(xì)化。

2、TMCP工藝

TMCP工藝包括控制軋制工藝和軋制后的控制冷卻工藝2個(gè)階段，它主要是通過控制軋制溫度和軋制后的冷卻速度，以及冷卻的開始溫度和終止溫度來控制高溫奧氏體的組織形態(tài)和相變過程，目的是細(xì)化奧氏體晶粒組織，增加奧氏體的位錯(cuò)密度，提高鐵素體的形核率來細(xì)化相變后的組織，從而達(dá)到細(xì)化組織和提高力學(xué)性能的目的。

3、HIP工藝與弛豫技術(shù)

1)HIP工藝是在常規(guī)TMCP工藝的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，它主要是增加鋼中Nb的含量。由于Nb除了具有阻止奧氏體再結(jié)晶和細(xì)化鐵素體晶粒的作用以外，它還具有顯著提高鋼的再結(jié)晶和細(xì)化鐵素體晶粒的作用以外，它還具有顯著提高鋼的再結(jié)晶終止溫度和降低相變溫度的作用，因此，通過HIP技術(shù)可以顯著提高管線鋼的終軋溫度，然后配以較快的冷卻速度，從而得到細(xì)小的針狀鐵素體組織，從而細(xì)化晶粒。

2)為了滿足高級別材質(zhì)高強(qiáng)度高韌性的同時(shí)并具有高塑性這一發(fā)展趨勢，開發(fā)了弛豫技術(shù)。這種技術(shù)的關(guān)鍵是將終軋后的鋼板空冷一段時(shí)間，使鋼板在入水前的溫度降低到Ar3以下30-50℃，生成一定量的先共析鐵素體，最后通過一定冷速的水冷，得到先共析鐵素體和貝氏體/MA的雙相組織，從而極大提高管線鋼的強(qiáng)度、塑性及韌性。