六级分支井分岔装置用10CrMnMoSi双相钢的热处理工艺及性能研究

作     者：肖淇 

作者单位：西南石油大学 

学位级别：硕士

导师姓名：李春福

授予年度：2015年

学科分类：080503[工学-材料加工工程] 08[工学] 080502[工学-材料学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0802[工学-机械工程] 080201[工学-机械制造及其自动化] 

主      题：六级分支井分岔装置 铁素体马氏体双相钢 亚温淬火 组织结构 

摘      要：本文根据六级分支井分岔装置的有限元分析结果,以及分岔装置的设计、选材和制备工艺要求,探索了10CrMnMoSi铁素体马氏体双相钢的热处理制度及组织结构和性能变化。 采用OM、SEM、EDS、显微硬度测试以及万能试验机等现代分析手段分析了730℃-850。C不同温度亚温淬火后的10CrMnMoSi铁素体马氏体双相钢的组织结构和力学性能。对热处理过后的双相钢管进行30%大膨胀率膨胀,研究膨胀成功双相钢管的组织结构、力学性能变化,并通过高温高压釜试验、电化学试验研究膨胀后双相钢的腐蚀行为。所得结果如下： 1)10CrMnMoSi在亚温淬火后得到铁素体和马氏体两相组织。淬火温度升高,马氏体由狭长的岛状分布转变为板条马氏体与铁素体呈纤维状共存;同时,马氏体含量由730。C时的10.29%增加到850。C时的61.22%;马氏体、铁素体的晶粒大小都随着淬火温度的升高而减小,铁素体晶粒尺寸由14.20um减小到2.72um,马氏体尺寸由5.35um减小至2.11um。 2)随着淬火温度的增加,双相钢的屈服强度、抗拉强度总体上表现为上升趋势;延伸率则表现为下降趋势;屈强比值表现为先降低后升高;断口形貌由最初的典型韧性断裂转向脆性断裂;铁素体的显微硬度逐渐增高,由730℃时的171.86HV增加至850。C时的255.63HV;马氏体的硬度则逐渐降低,由707.17HV降低到479.35HV。 3)采用Hollomon应力应变模型、Crussard-Jaoult分析方法(简称C-J分析)和修正的C-J(修正的Swift方程)分析方法对10CrMnMoSi双相钢的加工硬化行为进行分析。由修正的C-J分析与Hollomon应力应变模型之间的关系得出试样的m,、m2和n1、n2值。790℃亚温淬火后试样的n1、n2值相对较大。且随着淬火温度的升高,马氏体体积分数增加,铁素体马氏体双相钢的“转折应变点逐渐向左移动。 4)膨胀过程中750℃、770℃、790℃淬火后的双相钢成功膨胀30%,未出现开裂现象。由于加工硬化的作用,膨胀后双相钢的屈服强度、抗拉强度明显增加,延伸率降低。双相钢表现为较强的脆性倾向。 5)10CrMnMoSi双相钢的腐蚀行为研究表明,膨胀后双相钢的抗腐蚀性能均低于膨胀前双相钢的抗腐蚀性能。淬火温度为790℃时膨胀后试样的腐蚀速率最低,抗腐蚀性能最好。