一种低碳微合金管线钢晶粒的细化方法 本发明涉及低碳微合金管线钢，具体地说是一种低碳微合金管线钢晶粒的细化方法。
现代钢铁材料研究的主要方向是如何利用现有材料，通过细化组织来提高材料的综合力学性能。结合西部开发，管线钢在中国新一代钢铁材料的研究和开发中占有很大比重。其中低碳微合金级管线钢在现阶段的年产量和实际应用中占有相当大的分量。控轧控冷工艺是目前所广泛应用的改善该类材料最终组织和性能的方法，该方法细化了该类材的晶粒，其结果在国内现阶段可达几个微米级。然而，从理论上讲，晶粒尺寸越小，材料性能越好、寿命越长，但要用控轧控冷方法是很难进一步改善其组织和性能的，不易做到进一步细化。
本发明的目的在于提供一种能进一步改善低碳微合金管线钢最终组织和性能的低碳微合金管线钢晶粒的细化方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：对经过控轧控冷工艺处理后的低碳微合金钢进行脉冲电流处理，脉冲电流的放电周期为1μs～1,000μs，最大峰值电流密度为103～105A/mm2，单个脉冲地持续时间为1μs～10,000μs；脉冲电流的较佳参数为：放电周期为50μs～200μs，最大峰值电流密度为6×103～4×104A/mm2，单个脉冲的持续时间为100μs～2,000μs。
本发明具有如下优点：
1.本发明能进一步改善低碳微合金管线钢的最终组织和性能。经过控轧控冷工艺处理后晶粒尺寸细小的低碳微合金钢，再经过本方法处理后，其晶粒进一步细化，晶粒平均尺寸从原来的5μm细化到0.8μm，从而使该材料的综合力学性能进一步提高，如：实施例1中屈服强度提高32％，抗拉强度提高38％，硬度提高32％，延伸率也略有提高，并且经脉冲电流进一步细化后的晶粒的热稳定性好，在400℃长时间保温情况下不长大。
2.本发明操作简单，周期短，效率高，整个处理过程只需几分钟，另外，本发明能耗少、成本低，便于推广应用。
附图1为本发明脉冲电流处理过程的装置连接示意图。
附图2为本发明处理试样所用脉冲电流的波形图。
附图3为本发明脉冲电流处理前试样的组织形貌。
附图4为本发明脉冲电流处理后试样的组织形貌。
附图5为本发明经脉冲电流处理的试样在400℃保温20小时后的组织形貌。
下面结合附图通过实施例详述本发明。
实施例1
所用样品材料是经过控轧控冷工艺处理后晶粒平均尺寸为5μm的低碳微合金管线钢，其化学成分为(质量分数)：C 0.07％，Si 0.25％，Mn 0.9％，Cu 0.2％，Ni 0.2％，Al 0.03％，∑Nb+V+Ti 0.095％，∑S+P+O+N 165ppm；如图1所示，样品2两端与为电容器组4输出的正负电极1连接，脉冲电流由10-20台MWF15-36电容器放电产生(本实施例为10台)，脉冲电流的波形和基本参数由TDS3012型示波器3测定；
如图2所示，为本实施例处理试样所用脉冲电流的波形图，其中脉冲电流的放电周期tp＝130μs，最大峰值电流密度jm＝1.2×104A/mm2，单个脉冲的持续时间约800μs；图3显示了控轧控冷工艺处理后的低碳微合金管线钢的组织形貌，图4为上述状态样品材料经过脉冲电流处理后的组织形貌，比较图3和图4，可以看出：脉冲电流处理后材料的晶粒进一步细化，并且作用显著，细化后的组织热稳定性好；图5显示了脉冲电流处理试样在400℃保温20小时后的组织形貌，与图4相比可以看出晶粒没有长大；本实施例脉冲电流处理低碳微合金管线钢前后试样的室温力学性能见表1。
表1 脉冲电流处理前后低碳微合金钢的力学性能数据 样品号 屈服强度 σs(MPa) 抗拉强度 σb(MPa) 延伸率 δ(％) 硬度 (HRC) 原始样品 515 604 29 19 本发明 678 836 31 25
样品有效部分尺寸：5mm×2.5mm×1mm
从表1可看出，经脉冲电流处理后材料的综合力学性能进一步提高。
实施例2
与实施例1不同之处在于：其中脉冲电流的放电周期tp＝50μs，最大峰值电流密度jm＝1.8×104A/mm2，单个脉冲的持续时间约500μs。本实施例脉冲电流处理低碳微合金管线钢后试样的室温力学性能见表2。
表2 脉冲电流处理后低碳微合金钢的力学性能数据 样品号 屈服强度 σs(MPa) 抗拉强度 σb(MPa) 延伸率 δ(％) 硬度 (HRC) 本发明 695 848 32 27
本实施例其它结果与实施例1类似。
实施例3
与实施例1不同之处在于：其中脉冲电流的放电周期tp＝200μs，最大峰值电流密度jm＝9×103A/mm2，单个脉冲的持续时间约2000μs。本实施例脉冲电流处理低碳微合金管线钢后试样的室温力学性能见表3。
表3脉冲电流处理后低碳微合金钢的力学性能数据 样品号 屈服强度 σs(MPa) 抗拉强度 σb(MPa) 延伸率 δ(％) 硬度 (HRC) 本发明 670 824 30 24
本实施例其它结果与实施例1类似。
实施例4
与实施例1不同之处在于：其中脉冲电流的放电周期tp＝400μs，最大峰值电流密度jm＝6×103A/mm2，单个脉冲的持续时间约5000μs。本实施例脉冲电流处理低碳微合金管线钢后试样的室温力学性能见表4。
表4脉冲电流处理后低碳微合金钢的力学性能数据 样品号 屈服强度 σs(MPa) 抗拉强度 σb(MPa) 延伸率 δ(％) 硬度 (HRC) 本发明 665 810 31 24本实施例其它结果与实施例1类似。