ผลของอุณหภูมิการแบ่งเบed

ผลของอุณหภูมิการแบ่งเบed
ผู้เขียน: วังเจียวเจียโอ, Zhao Linlin, Gao Yunzhe, Shi Shuai, Wu Xiaolong, Zhao Yanqing, Zhou Yuqing, กงจุนจี
(บริษัท เทคโนโลยี Hebei Dahe Materials Co., จำกัด, เสือ, เหอเป่ย 050023)
เชิงนามธรรม: อิทธิพลของอุณหภูมิการแบ่งเบedอย่างต่อเนื่องหลังจากการดับที่ 920 ° C ต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กท่อน้ำมันลึกโดยใช้กล้องจุลทรรศน์ออพติคอล (ไม่ว่า), กล้องจุลทรรศน์อิเล็กตรอนสแกน (ที่), และเครื่องทดสอบแรงดึง. ผลการศึกษาพบว่าเหล็กที่ทดสอบแล้วที่อุณหภูมิ 500-600 ° C ได้รับ sorbite อารมณ์, แสดงความแข็งแรงสูง, ความเป็นพลาสติก, และความเหนียว, ด้วยผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงและการยืดตัวตั้งแต่ 20.5 ถึง 22.1 เกรดเฉลี่ย·% และผลกระทบที่ดูดซับพลังงานตั้งแต่ 94.6 ถึง 100.3 เจ. เมื่ออุณหภูมิการแบ่งเบedอยู่ 550 ° C, เหล็กที่ทดสอบแล้วสำหรับท่อน้ำมันลึกแสดงคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมที่ดีที่สุด, ด้วยความต้านทานแรงดึง 978 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต 935 MPa, ผลผลิตของความแข็งแกร่งและการยืดตัวของ 22.1 เกรดเฉลี่ย·%, และผลกระทบที่ดูดซับพลังงานของ 100.3 เจ.
คำสำคัญ: เหล็กกล้าน้ำมัน; อุณหภูมิอารมณ์; โครงสร้างจุลภาค; คุณสมบัติทางกล
1. การแนะนำ
ด้วยการแข่งขันระดับโลกที่เพิ่มขึ้นสำหรับแหล่งพลังงานเชิงกลยุทธ์, ทรัพยากรน้ำมันและก๊าซได้รับความสนใจอย่างมาก. ความสามารถในการสำรองและระดับการสกัดของพวกเขามีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความทันสมัยของสังคม 1-2]. เนื่องจากการแสวงหาผลประโยชน์อย่างต่อเนื่องของแหล่งพลังงานน้ำมันและก๊าซมานานกว่าศตวรรษ, ปริมาณสำรองของแหล่งพลังงานน้ำมันและก๊าซที่ใช้ประโยชน์ได้ง่ายบนพื้นผิวโลกไม่สามารถตอบสนองความต้องการของมนุษย์ได้, นำไปสู่สัดส่วนที่เพิ่มขึ้นของการแสวงหาผลประโยชน์ของทรัพยากรน้ำมันและพลังงานก๊าซที่ลึกและลึกเป็นพิเศษ -4]. ตามสถิติ, ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา, ความลึกของบ่อน้ำมันและก๊าซทั่วโลกยังคงเติบโตอย่างรวดเร็ว, ด้วยความลึกของหลุมลึกที่เกิน 5000 ม, เกือบสองเท่าเมื่อเทียบกับก่อน. สภาพแวดล้อมการบริการของปลอกน้ำมันและก๊าซมีความซับซ้อนและรุนแรง, และด้วยการเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องของความลึกของบ่อน้ำมันและก๊าซ, เพื่อความปลอดภัย, ปลอกที่ใช้จะต้องมีความแข็งแรงสูง, พลาสติกสูง, และประสิทธิภาพการกระแทกสูง 5-6].
2. วัสดุและวิธีการทดลอง
เหล็กทดสอบที่ใช้ในบทความนี้ถูกหลอมในก 50 เตาสุญญากาศกิโลกรัมและโยนลงในเหล็กแท่งเหล็กที่มีองค์ประกอบทางเคมีดังต่อไปนี้ (สัดส่วนมวลชน, %): 0.22ค, 0.20และ, 1.35มน, 0.28Cr, 0.17โม, 0.18วี, สมดุล FE. ซิลเล็ตเหล็กหลอมถูกทำให้ร้อนถึง 1,250 ° C และจัดขึ้นเพื่อ 120 ขั้นต่ำในเตาหลอมความร้อน, จากนั้นกลิ้งเป็นไฟล์ 15 มม. หนามม. จากนั้นก็เย็นลงที่อุณหภูมิห้องโดยการฝังทราย. เกี่ยวกับโลหะ, ผลกระทบ, และช่องว่างของชิ้นงานแรงดึงถูกตัดออกจากแผ่นพื้นร้อน, ร้อนถึง 920 ° C และจัดขึ้นเพื่อ 40 ขั้นต่ำในเตาทำความร้อนความต้านทานไฟฟ้า, จากนั้นก็เก็บน้ำถึงอุณหภูมิห้อง. ต่อมา, พวกเขาร้อนถึง 500 ° C, 550องศาเซลเซียส, และ 600 ° C และจัดขึ้นสำหรับ 60 นาที, ตามด้วยการระบายความร้อนด้วยอากาศถึงอุณหภูมิห้อง.
3. ผลการทดลองและการอภิปราย
3.1 ผลของอุณหภูมิการแบ่งเบาบรรเทาต่อโครงสร้างจุลภาค
ภาพ OM และ SEM ของเหล็กที่ทดสอบหลังจากการดับน้ำและการแบ่งเบาบรรเทาที่อุณหภูมิต่างกันแสดงไว้ในรูป 1. จะเห็นได้ว่าโครงสร้างจุลภาคที่มีน้ำ, ด้วยขอบเขตของข้าวออสเทนไนต์ที่มองเห็นได้ชัดเจน (กิ่ง) และขอบเขตของไม้ระแนง, และโครงสร้างที่สม่ำเสมอ. หลังจากแบ่งเบาอารมณ์ที่อุณหภูมิต่างกัน, ได้รับ sorbite อารมณ์. หลังจากแบ่งแยกที่ 500 ° C, เหล็กที่ทดสอบแล้วยังคงรักษาโครงสร้างไม้ระแนงของ Martensite ดับ, ด้วย PAGB ที่ชัดเจนพร้อมกับการตกตะกอนของคาร์ไบด์เหมือนฟิล์ม, และคาร์ไบด์ที่มีลักษณะคล้ายก้านสั้น ๆ ส่วนใหญ่กระจายที่ขอบเขตของไม้ระแนงและบนไม้ระแนง. หลังจากแบ่งแยกที่ 550 ° C, PAGB ของเหล็กที่ทดสอบเริ่มเบลอ, มาพร้อมกับการตกตะกอนของคาร์ไบด์เหมือนก้านสั้น, และการตกตะกอนของคาร์ไบด์ก็เริ่มเป็นทรงกลม. หลังจากแบ่งเบาอารมณ์ที่ 600 ° C, PAGB ของเหล็กที่ผ่านการทดสอบเบลอเพิ่มเติม, และไม่สามารถปฏิบัติตามขอบเขตของไม้ระแนงได้อย่างชัดเจน. คาร์ไบด์กลายเป็นทรงกลมและดีขึ้นมากขึ้น. ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการแบ่งเบed, ระดับของการกู้คืนและการตกผลึกซ้ำของเหล็กที่ทดสอบเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง, ขอบเขต PAGB และไม้ระแนงค่อยๆเบลอ, การตกตะกอนของคาร์ไบด์ค่อยๆทรงกลม, และขนาดคาร์ไบด์ค่อยๆลดลง. เป็นที่น่าสังเกตว่าขนาดจุลภาคของเหล็กที่ผ่านการทดสอบไม่เปลี่ยนแปลงอย่างมีนัยสำคัญเมื่ออุณหภูมิการแบ่งแยกเพิ่มขึ้น, ซึ่งมีสาเหตุมาจากการเพิ่มองค์ประกอบ MO ในเหล็กที่ทดสอบแล้ว. การศึกษาก่อนหน้านี้แสดงให้เห็นว่าองค์ประกอบ MO มีผลของการเสริมความแข็งแกร่งของสารละลายที่เป็นของแข็ง, เพิ่มความเหนียว, และเพิ่มความมั่นคงด้านอารมณ์ -8]. เหล็กที่ทดสอบแล้วยังมีองค์ประกอบ V, ซึ่งมีผลการเร่งรัดการเสริมสร้างความเข้มแข็ง ]. ในการศึกษาก่อนหน้านี้, พบว่าการตกตะกอนของคาร์ไบด์ที่ดีและกระจายไปนั้นเป็นซีเมนต์อัลลอยด์ (M3C), คาร์ไบด์แข็งทุติยภูมิ (วี,เอ็กซ์)ค, และคาร์ไบด์ที่ยังไม่ละลาย (วี,เอ็กซ์)C ระหว่างการทำให้เป็นออสเทนไนซ์, โดยที่ m = fe, Cr, มน; x = โม, Cr 10-12]. นอกจากนี้, การตกตะกอนการกระจายตัวที่สอดคล้องกันของเฟสที่สองที่เกิดขึ้นจากองค์ประกอบการติดตามเช่นหมุด MO และ V Dislocations, การปรับปรุงคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กที่ทดสอบแล้ว. อุณหภูมิสูงสุดของการตกตะกอนการตกตะกอนทุติยภูมิขององค์ประกอบ MO และ V อยู่ในช่วง 570-580 ° C และ 600-625 ° C 570-580 ° C และ 600-625 ° C, ตามลำดับ 13].
3.2 ผลของอุณหภูมิการแบ่งเบาอารมณ์ต่อคุณสมบัติเชิงกล
คุณสมบัติเชิงกลของเหล็กที่ทดสอบที่อุณหภูมิการแบ่งแยกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 2. ดังที่เห็นได้จากรูป 2(ก), ทั้งความต้านทานแรงดึงและความแข็งแรงของผลผลิตลดลงอย่างค่อยเป็นค่อยไปเมื่ออุณหภูมิอารมณ์เพิ่มขึ้น. นี่เป็นเพราะในระหว่างการแบ่งเบา, โครงสร้าง Martensite คาร์บอนสูงดับผ่านการกู้คืน, และความคลาดเคลื่อนได้รับการปรับโครงสร้างองค์กรและการยกเลิกร่วมกัน, เช่น., ความหนาแน่นของความคลาดเคลื่อนลดลง, ทั้งสองอย่างนี้ทำให้โครงสร้างจุลภาคอ่อนลง 4-15]. อย่างเด่น, ความต้านทานแรงดึงมีตั้งแต่ 961 ถึง 1023 MPa, และความแข็งแรงของผลผลิตอยู่ในช่วงจาก 928 ถึง 992 MPa, บ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงความแข็งแรงเล็กน้อย. ในระหว่างการแบ่งเบา, คาร์ไบด์ที่ดีและกระจายไปอย่างต่อเนื่อง, สร้างเอฟเฟกต์เสริมสร้างความเข้มแข็ง. เอฟเฟกต์การเสริมสร้างความเข้มแข็งและการทำให้อ่อนลงชดเชยซึ่งกันและกัน, ส่งผลให้มีความผันผวนเล็กน้อย, ซึ่งสอดคล้องกับโครงสร้างจุลภาค. ด้วยการเพิ่มขึ้นของอุณหภูมิการแบ่งเบed, ผลผลิตของความแข็งแรงและการยืดตัวและผลกระทบที่ดูดซับพลังงานของเหล็กที่ทดสอบทั้งสองแสดงแนวโน้มของการเพิ่มขึ้นครั้งแรกและลดลง, ดังแสดงในรูป 2(ข, ค). ผลิตภัณฑ์ของความแข็งแรงและการยืดตัวมีตั้งแต่ 20.5 ถึง 22.1 เกรดเฉลี่ย·%, และแรงกระแทกที่ดูดซับพลังงานได้จาก 94.6 ถึง 100.3 เจ. นั่นคือ, เหล็กที่ผ่านการทดสอบมีความแข็งแรงสูง, ความเป็นพลาสติก, และความเหนียวภายในช่วงอุณหภูมิการแบ่งเบed. เมื่ออุณหภูมิการแบ่งเบedอยู่ 550 ° C, เหล็กที่ทดสอบแล้วมีคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมที่สุด, ด้วยความต้านทานแรงดึง 978 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต 935 MPa, ผลผลิตของความแข็งแกร่งและการยืดตัวของ 22.1 เกรดเฉลี่ย·%, และผลกระทบที่ดูดซับพลังงานของ 100.3 เจ, แสดงให้เห็นถึงความแข็งแรงสูงและความทนทานสูง.
3.3 ผลของอุณหภูมิอารมณ์ต่อพฤติกรรมการแตกหัก
สัณฐานวิทยาของโซนการแพร่กระจายของการแตกหักแรงดึงของเหล็กที่ทดสอบที่อุณหภูมิการแบ่งแยกที่แตกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 3. จะเห็นได้ว่าพวกเขาทั้งหมดแสดงสัณฐานของการแตกหักแบบเหนียวที่โดดเด่นด้วย dimples ละเอียด, มาพร้อมกับขอบฉีกขาด (ระบุโดยลูกศร) และรอยแตกรองเล็ก ๆ, ซึ่งสอดคล้องกับผลิตภัณฑ์ที่มีความแข็งแรงสูงและการยืดตัวของเหล็กที่ทดสอบแล้ว, แสดงถึงความเป็นพลาสติกสูง. สัณฐานวิทยาของโซนการแพร่กระจายของการแตกหักของแรงกระแทกของเหล็กที่ทดสอบที่อุณหภูมิการแบ่งแยกที่แตกต่างกันจะแสดงในรูปที่ 4. จะเห็นได้ว่าพวกเขาทั้งหมดแสดงสัณฐานของรอยบุ๋ม, มีรอยบุ๋มที่ตื้นและเล็กมาพร้อมกับขอบฉีกขาด (ดูรูป 4(ค), ลูกศร), ซึ่งสอดคล้องกับพลังงานที่ดูดซับแรงกระแทกสูง, บ่งบอกถึงความเหนียวสูงของเหล็กที่ทดสอบแล้ว.
4. บทสรุป
- เหล็กที่พัฒนาขึ้นเองสำหรับท่อน้ำมันลึกจะได้รับ sorbite ที่มีอารมณ์ภายในช่วงอุณหภูมิการแบ่งเบed, ด้วยระดับของการกู้คืนของโครงสร้าง lath martensite เพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่อง, และคาร์ไบด์ทรงกลมและกระจายอย่างต่อเนื่อง.
- ภายในช่วงอุณหภูมิการแบ่งเบาของ 500-600 ° C, เหล็กที่ผ่านการทดสอบมีความแข็งแรงสูง, ความเป็นพลาสติก, และความเหนียว, ด้วยผลิตภัณฑ์ของความแข็งแรงและการยืดตัวตั้งแต่ 20.5 ถึง 22.1 เกรดเฉลี่ย·% และแรงกระแทกดูดซับพลังงานตั้งแต่ 94.6 ถึง 100.3 เจ.
- เมื่ออุณหภูมิการแบ่งเบedอยู่ 550 ° C, เหล็กที่ทดสอบแล้วมีคุณสมบัติเชิงกลที่ครอบคลุมที่สุด: แรงดึงของ 978 MPa, ความแข็งแรงของผลผลิต 935 MPa, ผลผลิตของความแข็งแกร่งและการยืดตัวของ 22.1 เกรดเฉลี่ย·%, และผลกระทบที่ดูดซับพลังงานของ 100.3 เจ.
อ้างอิง
-
- Knittel C R. ลดการใช้ปิโตรเลียมจากการขนส่ง [เจ]. วารสารมุมมองทางเศรษฐกิจ, 2012, 26(1): 93-118.
- Lu Xiaoqing, หลี่ฉิน, Li Chunxiang. การพัฒนาปลอกพิเศษ TP110H สำหรับบ่อกู้คืนน้ำมันหนักที่มีความแข็งแรงสูง]. ท่อเหล็ก, 2007, 36(5): 14-17.
- Li Zhoubo, Bi zongyue, Zhang Feng, et al. การวิจัยและพัฒนาปลอกน้ำมันเย็บเกรดเหล็ก Q125 [เจ]. ท่อเชื่อมและท่อ, 2013, 36(8): 32-35.
- Zhang Yilong. ศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กที่ทนต่อการกัดกร่อนสำหรับท่อน้ำมัน [ดี]. ฉงชิง: ฉงชิงมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี, 2018.
- Peng Xianming. การวิจัยเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของวัสดุปลอกน้ำมัน 100V-CR-MO [ดี]. ลันโจว: Lanzhou University of Technology, 2012.
- Gu Zhengguan. ศึกษากฎหมายอิทธิพลของกระบวนการระบายความร้อนที่ควบคุมได้เกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของปลอกน้ำมัน V140 D D]. เสนยา: มหาวิทยาลัยตะวันออกเฉียงเหนือ, 2019.
- Shen Yutao, Zuo Pengpeng, Wu Xiaochun. ผลของ MO ต่อเสถียรภาพทางความร้อนของ 4CR5MO2V HOT WORK Die Steel [เจ]. การรักษาด้วยความร้อนของโลหะ, 2022, 47(12): 168-174.
- โจวเจียน, การใช้ไขมัน, Fang Feng, et al. ผลของเนื้อหา MO ต่อโครงสร้างจุลภาคและความต้านทานการกัดกร่อนของเหล็ก 9cr18mo [เจ]. การรักษาด้วยความร้อนของโลหะ, 2023, 48(12): 244-249.
- Liu bin. ศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของการควบคุมการปลอมแปลงและควบคุมการระบายความร้อน bainitic ที่ไม่ผ่านการสั่งสอนและเหล็กกล้า D D]. ปักกิ่ง: มหาวิทยาลัยปักกิ่ง Jiaotong, 2022.
- Lei Ming. ศึกษาเกี่ยวกับโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติเชิงกลของเหล็กแมงกานีสขนาดกลางที่ได้รับการทำอัลลอยด์วานาเดียม D]. ปักกิ่ง: มหาวิทยาลัยปักกิ่ง Jiaotong, 2019.
- พบกับ W, Zhang Y J, Zhao X L, et al. คุณสมบัติความเหนื่อยล้ารอบที่สูงมากของ CR-MO เหล็กอัลลอยด์ต่ำที่มีคาร์ไบด์ที่อุดมไปด้วยวานาเดียมตกตะกอน [เจ]. วัสดุศาสตร์และวิศวกรรม, 2016, 651: 311-320.
- Wu Dongsheng, Deng Wei, เหวินฮุ่ย, et al. ผลของปริมาณวานาเดียมต่อการเจริญเติบโตของเมล็ดพันธุ์ออสเทนไนต์ของเหล็ก CR-MO-V สำหรับดิสก์เบรกของ 350 รถไฟความเร็วสูง km/h]. การรักษาด้วยความร้อนของโลหะ, 2023, 48(9): 136-142.
- Kihira H, มันคือ S, Mizoguchi s, et al. การสร้างแนวคิดการออกแบบโลหะผสมสำหรับเหล็กต่อต้านการขัดผิวด้วยโบรอน [เจ]. Zairyo-to-Kankyo, 2000, 49(1): 30-40.
- โจวเฉิง, Zhao Tan, ท่าน Qibin, et al. ผลของอุณหภูมิการแบ่งเบาทางต่อโครงสร้างจุลภาคและความเหนียวอุณหภูมิต่ำ 1000 MPA เกรด Nicrmov โลหะผสมคาร์บอนต่ำคาร์บอน j]. Acta Metallurgica Sinica, 2022, 58(12): 1557-1569.
- Yang Ying, Xu Hongliang, วัง Yubo, et al. ผลของกระบวนการบำบัดความร้อนที่แตกต่างกันต่อโครงสร้างจุลภาคและคุณสมบัติของเหล็กสะพานหนาขนาดใหญ่ [เจ]. การรักษาด้วยความร้อนของโลหะ, 2023, 48(10): 23-28.