英语论文翻译

刘宇雁，包喜荣，陈林，金自立，任慧平

（材料与冶金学院，内蒙古科技大学的技术，包头014010，中国）

2010年8月17日，2010年10月20日修订

摘要：随着X65管线钢为原料，研究Ce对组织的影响力和低温冲击韧性。实验的结果是：Ce有很大的影响的组织和力学功能的X65管线钢，Ce可以稀释凝固，以改善钢的能力。 样本1没有加入稀土元素的X65管线钢，有凹坑而且不均匀，它的凹坑和晶粒尺寸较大;样品2加入了稀土元素的凹坑，小而均匀。加入了稀土元素的样品2的低温韧性和冲击能量均较高。 关键词：稀土; X65管线钢；组织和性能

由于对能源的需要不断增加，管线钢应用推广至海洋，最深的地面和寒冷地带，为了确保高效率和安全性，我们应该不仅整体上要求尺寸精度，而且在综合力学机械性能上要求有强度和韧性，良好的焊接性能，较低的脆性转变温度等。近年来，改善的组织和性能的主要方法是控制轧制及控制冷却技术，管线钢应用稀土的研究一直没有发展，所以研究稀土元素对于X65管线钢的组织再生和提高力学性能的影响意义非常重大。 在本文中，以X65管线钢为原料，我们研究稀土元素对于组织和力学性能的影响，尤其是对于低温韧性的影响。用锻造钢锭做成拉伸和挤压样品，然后进行热处理，来研究热处理后的管线钢的组织和力学性能。 1材料的制备 1.1原料组成和冶金法 这里实验所用X65管线钢是由工厂提供，其化学成分被列入表1。 表1 X65管线钢的化学成分（浓度，％） 化学成分 成分 C 0.07 Si 0.3 Mn 1.5 P 0.01 S 0.005 O 0.003 N 0.004 Al 0.03 Nb 0.06 Ti 0.02 切割好的 X65管线实验钢被放入真空熔炼炉加热熔化，钢熔化后，浇铸成不含稀土元素的钢锭。Ce占钢锭中稀土元素的0.28％。用铝制的可乐罐包裹住稀土元素，绑在铁棒上，插入便于观察的感应过道炉，插入钢水的底部迅速关闭，之后保持2至3秒，之后将细线取出来。 2分钟后，稀土元素被铸入钢水混合成钢锭。 1.2稀土元素的测定 从含稀土元素的钢锭下部取下一块小样品，并用钻头取下一些钢锉。原来CE含量为0.28％，测试结果为0.02％，结果表明，稀土元素残留在钢锭中的含量是理想的。

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1.3样品处理

将钢锭加热到1150ºC，保温0.5小时，在860℃锻造，钢锭加热，加工成12mm×12mm的锻造钢坯。根据国家标准，将钢坯制成含稀土元素和不含稀土元素的试验样品，金属低温夏比（V型缺口）实验样品符合国家标准GB-4159-84。 1.4实验方案

机械加工提供合适的硬度，细化晶粒，消除应力，消除魏氏组织带。

为了确保最迟状态的样品的内部组织，样品的热处理包括正火和等温退火，即是：放入加热炉，加热到850℃，以100℃ /h供热率加热到950℃，保温10分钟，之后空冷到暗红色，在600℃保温30分钟，空冷至室温，流程图如图.1。 1.5冲击试验计划

实验仪器是CBD-300电子摆锤冲击试验机，冲击能量为300J，冲击试验在25至-25℃进行，用含酒精的液氮冷却实验样品。样品应在冷却介质中保温1小时，撞击实验的序号，如表2所示。

2 X65管线钢的力学性能分析

2.1热处理冲击韧性和组织的影响

为了便于研究含与不含稀土元素样品的机械性能，分析含稀土元素样品的力学性能，样品的平均机械性能，实验数据列于表3。

从表3看出，拉伸强度的条件1和2的样品不含稀土元素的拉伸强度比条件3和4样品含稀土元素的拉伸强度分别少22.5J和31.33J，条件3和4含稀土元素样品的常温和低温韧性是最好的，而条件1样品的低温韧性最差。条件4常温和低温韧性是最好的，比条件1的高 242.82 J，但条件2和4的常温韧性相差不大，只有44.95J。

据图. 2和图.3和表4，含稀土元素的4号样品的性能是最好的，其晶粒尺寸为6.63纳米，正火和等温退火加热到950℃，迅速冷却奥氏体钢至600℃，保温，奥氏体转变为珠光体，同时晶粒细化效果的作用是大于珠光体，晶体分布均匀，所以条件4样品的强度很好。

由于稀土元素的加入，夹杂物细化，变薄和分散，所以冲击能量都是比其他的样品更好，但其强度没有显着增加。从全面的观点来看，在本文中，我们选择最佳实验方案的条件4，X65管线钢的力学性能比较数据列于表4。

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图1样品的热处理

表2试验程序和条件 实验条件数 条件1 条件2 条件3 条件4 条件数 1 2 3 4 条件数 4 2 差异 屈服强度 / MPa 422.33 387.67 455 453 屈服强度/ MPa 453 387.67 65.33 样品条件 锻造的正常/低温度不重 热处理温度不正常/低稀土 锻造的正常/低温度与RE 热处理正常/低温度与RE 表3机械性能数据

拉伸强度 / MPa 498 468.67 520.5 500 拉伸强度/ MPa 500 468.67 31.33 伸长率 /％ 20.7 34.6 -14.6 伸长率 /％ 23.87 34.6 26.4 20.7 断面收缩率/％ 84.45 83.43 1.07 断面收缩率/％ 78.07 83.43 87.6 84.45 晶粒大小/um 6.63 14.59 -7.96 冲击能量 （常温J） 181.98 379. 309.49 424.84 冲击能量 （低温J） 17.05 250.74 313. 305.72 样本数 1# 2# 表4的X65管线钢的力学性能数据

冲击能量冲击能量（常温J） （低温J） 424.84 379. 44.95 305.715 250.74 .98

图2.无稀土元素的组织（条件2） 图3含稀土元素的组织（条件4）

从图.2和图.3，看出条件2样品热处理组织主要是多边形铁素体，包括少量珠光体，比较表4的实验结果：含稀土元素的样品性能比不含稀土元素的样品好的原因，是因为稀土元素有晶粒细化，变形，清除夹杂物和微合金化的作用。含稀土元素的样品晶粒尺寸小于不含

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稀土元素的样品，实际上稀土元素细化了组织。表3中的力学性能比较数据表明，虽然含稀土元素的样品强度并不比未加稀土元素样品高得多，但冲击能量，会增加很多。

从表3和4看出，虽然稀土元素的加入对于屈服强度和抗拉强度没有太大的影响，但对冲击韧性的影响是如此显着。 （1）Ce添加到X65管线钢之后，稀土元素的相互作用系数，铌和钛是负数，减少活动，增加各自的溶解度，有利于提高合金元素的利用率，有固溶强化和沉淀强化效果，使含稀土元素的X65管线钢具有良好的强度。 （2）Ce的加入明显提高了X65管线钢的性能。由于稀土元素的作用，减少碳，氮的活性，增加碳，氮的溶解度，降低了减少的能力，这样的C，N不能被分离或解散到内应力区或晶体缺陷部位，减少间隙原子的数目，因为间隙原子可能导致位错，从而增加了X65管线钢的韧性。 2.2稀土元素对X65管线钢的冲击断口形貌的影响

样品1（条件2）不含稀土元素和样品2含稀土元素（条件4）都在-25℃做冲击试验，比较冲击断口形貌。样品1，2的冲击断口形貌显示于图.4和图.5。

分析上面的图片：显微样品1和样品2都有凹坑，凹坑是典型的高抗冲击性能和延展性的韧性断裂的表现。图.4中的凹坑不均匀比图.5中的凹坑尺寸大，在图.5中凹坑尺寸小并且均匀分布。样品1的晶粒尺寸比样品2的大。

含稀土元素的样品2室低温冲击试样，冲击能量非常高，这是因为Ce降低奥氏体晶界的界面张力和界面能，减少晶体增长的动力，使晶体增长在较高的温度范围内，达到细化晶粒的目的;此外，稀土元素化合物的小固体颗粒，提供异质形核，并在晶界聚集，阻止晶粒长大，为炉外精炼钢水提供更好的热力学条件，为了得到进一步的原因，分析稀土元素对管线钢冲击韧性的影响，观察这个样品的冲击断口形貌。由于图. 5所示：有凹坑且分布均匀，晶粒小而均匀，有没有罕见的包裹。以此推断样品2的冲击能量显示了其良好的断裂韧性。

图4断口形貌的影响样品1 图5断口形貌的影响样品2

3结论

准备含与不含稀土元素的X65管线钢钢锭，用真空感应熔炼炉熔炼，分析了组织和测试的稀土元素含量，实验结果表明：

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（1）研究的稀土元素对X65管线钢的组织和力学性能的影响，分析了锻造状态的影响，正火，正火和等温退火，正火的组织和力学性能的亚低温过程。结果表明：Ce对于X65管线钢的组织和力学性能有显著的影响，Ce可细化晶体，以提高性能，含稀土元素的样品组织晶粒比不含稀土元素样品的小很多。

（2）在条件4，含稀土元素的X65管线钢热处理后的组织小而均匀，主要是有少量的针状铁素体和多边形铁素体，珠光体很少，力学性能远高于不含稀土元素的条件2。在条件4含稀土元素钢的力学性能，屈服强度为 453MPa，拉伸强度为 500MPa，常温和低温冲击能量分别为424.84J，305.72 J。

（3）X65管线钢不含稀土元素的样品1有凹坑，这些凹坑不均匀，凹坑尺寸大于含稀土元素样品的尺寸，样品1晶粒尺寸明显比样品大2的大。含稀土元素的管线钢的凹坑尺寸小和分布均匀，含稀土元素的样品2的冲击能量都较高。

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