晶内针状铁素体形核影响因素

X80等管线钢在生产过程中采用控轧控冷技术（TMCP）以获得晶粒细小的针状铁素体（AF），使其具有良好的综合力学性能。然而，这些管线钢在焊接时往往经历了复杂的焊接冶金过程和热循环作用，导致焊接接头组织和性能发生了很大的变化，成为运输管道（管线）中最为薄弱的部分。通过长期的实践探索与研究，最近人们发现了一种可以显著提高和改善焊接接头力学性能的晶内针状铁素体（IAF）。

晶内针状铁素体（IAF）是一种以非金属夹杂物诱发形核长大的组织，低碳微合金高强度管线钢焊缝中的IAF具有显著提高管线钢强度和改善韧性的作用。其形核的主要影响因素是夹杂物种类、夹杂物尺寸、原奥氏体晶粒尺寸和冷却速度。

1、夹杂物尺寸

研究发现，能够诱发IAF形核的夹杂物的尺寸介于0.2~0.6μm之间。

2、夹杂物种类

并非所有的夹杂物都能形成IAF。通过对IAF形核夹杂物进行能谱分析，发现夹杂物主要包括TiOx、SiO2、Al2O3等氧化物和Mn、Cu与S形成的MnS、CuS等多相硫化物，以及AlN、TiN等氮化物。

3、原奥氏体晶粒尺寸

只有当原奥氏体晶粒尺寸大于一定值的时候，才会形成IAF。通过原位观察的方法，对试样进行不同峰值温度和保温时间的处理，测量了奥氏体晶粒尺寸并观察了试验后的组织，发现当原奥氏体晶粒尺寸小于55.0μm时将不会产生IAF。

4、冷却速度

焊缝中形成的IAF可以在较大的冷却速度范围内出现，并且冷却速度是影响IAF形成的关键因素之一。在较小的冷却速度下，尤其是线能量（热输入）较大时，淬硬性不足以完成铁素体形核。而冷却速度较大时，则有可能形成大量的贝氏体和马氏体。