针状铁素体
针状铁素体
指低合金高强度钢中所形成的一种不同于铁素体-珠光体的类贝氏体组织，是微合金化钢在控轧控冷过程中，在稍高于贝氏体温度范围，通过切变和扩散的混合相变机制而形成的具有高密度位错的非等轴铁素体。针状铁素体在光学显微镜下的特征是不规则的铁素体块，所谓的"针状"，是在透射电镜下观察到的形貌。它没有完整连续的晶界，粒度参差不一，分布集中，晶粒间或晶粒内分布着细小的灰色颗粒，即富碳(M/A)岛；针状铁素体内部隐约可见由浮凸和析出相勾勒出的亚晶条纹，晶内具有较高密度的位错。形成条件：针状铁素体钢是在Mn2Nb系钢基础上降碳、提锰和加钼形成的。低碳或超低碳是形成针状铁素体的先决条件[2]，生产中碳含量均控制在0.06%以下。高的含碳量易在轧后的快冷中形成贝氏体或马氏体组织。一定的锰含量，固溶强化贝氏体和铁素体基体，保证钢的强度而不降低其韧性；少量的钼，在相变过程中抑制多边形铁素体的形成，同时钼还具有固溶强化和沉淀强化的作用；尤其是微合金化元素铌的加入，扩大形变奥氏体未再结晶区的温度范围，有利于增加奥氏体未再结晶区的轧制变形量，促进两阶段轧制工艺的实现。
低碳贝氏体
光学显微镜下与针状铁素体类似，但由于微量元素硼的加入，使拉长的原奥氏体晶界得以保留，在晶粒内部和原奥氏体晶界分散有较多的M/A组织，尺寸较大，其基体结构是具有0.5～1μm宽的板条组织结构
金相组织
金相组织，用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为：1.宏观组织.2.显微组
织.
金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。
1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处
2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。
3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。
4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。
珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才
能分辨的片层称为屈氏体。
5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。
6.下贝氏体－同上，但渗碳体在铁素体针内。过冷奥氏体在350℃~ms的转变产物。其典型形态是双凸透镜状含过饱和碳的铁素体，并在其内分布着单方向排列的碳化物小薄片；在晶内呈针状，针叶不交叉，但可交接。与回火马氏体不同，马氏体有层次之分，下贝氏体则颜色一致，下贝氏体的碳化物质点比回火马氏体粗，易受侵蚀变黑，回火马氏体颜色较浅，不易受侵蚀。高碳高合金钢的碳化物分散度比低碳低合金钢高，针叶比低碳低合金
钢细。
7.粒状贝氏体－大块状或条状的铁素体内分布着众多小岛的复相组织。过冷奥氏体在贝氏体转变温度区的最上部的转变产物。刚形成时是由条状铁素体合并而成的块状铁素体和小岛状富碳奥氏体组成，富碳奥氏体在随后的冷却过程中，可能全部保留成为残余奥氏体；也可能部分或全部分解为铁素体和渗碳体的混合物（珠光体或贝氏体）；最可能部分转变为马氏体，部分保留下来而形成两相混合物，称为m-a组织。
8.无碳化物贝氏体－板条状铁素体单相组成的组织，也称为铁素体贝氏体。形成温度在贝氏体转变温度区的最上部。板条铁素体之间为富碳奥氏体，富碳奥氏体在随后的冷却过程中也有类似上面的转变。无碳化物贝氏体一般出现在低碳钢中，在硅、铝含量高的钢
中也容易形成。
9.马氏体－碳在a-fe中的过饱和固溶体。
板条马氏体：在低、中碳钢及不锈钢中形成，由许多相互平行的板条组成一个板条束，一个奥氏体晶粒可转变成几个板条束（通常3到5个）。
片状马氏体（针状马氏体）：常见于高、中碳钢及高ni的fe-ni合金中，针叶中有一条缝线将马氏体分为两半，由于方位不同可呈针状或块状，针与针呈120o角排列，高碳马氏体的针叶晶界清楚，细针状马氏体呈布纹状，称为隐晶马氏体。
10.回火马氏体－马氏体分解得到极细的过渡型碳化物与过饱和（含碳较低）的a-相混
合组织它由马氏体在150~250℃时回火形成。
这种组织极易受腐蚀，光学显微镜下呈暗黑色针状组织（保持淬火马氏体位向），与下贝氏体很相似，只有在高倍电子显微镜下才能看到极细小的碳化物质点。
11.回火屈氏体－碳化物和a-相的混合物。
它由马氏体在350~500℃时中温回火形成。其组织特征是铁素体基体内分布着极细小的粒状碳化物，针状形态已逐渐消失，但仍隐约可见，碳化物在光学显微镜下不能分辨，仅观察到暗黑的组织，在电镜下才能清晰分辨两相，可看出碳化物颗粒已明显长大。
12.回火索氏体－以铁素体为基体，基体上分布着均匀碳化物颗粒。
它由马氏体在500~650℃时高温回火形成。其组织特征是由等轴状铁素体和细粒状碳化物构成的复相组织，马氏体片的痕迹已消失，渗碳体的外形已较清晰，但在光镜下也难分
辨，在电镜下可看到的渗碳体颗粒较大。
13.莱氏体－奥氏体与渗碳体的共晶混合物。呈树枝状的奥氏体分布在渗碳体的基体
上。
14.粒状珠光体－由铁素体和粒状碳化物组成。
它是经球化退火或马氏体在650℃~a1温度范围内回火形成。其特征是碳化物成颗粒状
分布在铁素体上。
15.魏氏组织－如果奥氏体晶粒比较粗大，冷却速度又比较适宜，先共析相有可能呈针状（片状）形态与片状珠光体混合存在，称为魏氏组织 .亚共析钢中魏氏组织的铁素体的形态有片状、羽毛状或三角形，粗大铁素体呈平行或三角形分布。它出现在奥氏体晶界，同时向晶内生长。过共析钢中魏氏组织渗碳体的形态有针状或杆状，它出现在奥氏体晶粒
的内部。
针状铁素体（AF)是划在贝氏体种类之间的它的机体是WF，一般出现在超低碳钢，一般其他B类的机体是BF。一般的超低碳钢的贝氏体是保持了原始奥氏体晶体的形貌，但AF就看不见，但是他和粒B就恐怕借助电镜来区别。无论是B还是M还是AF，它们随着合金成分形、成温度的差异形貌和显微硬度有很大的区别，所以我感觉问题还是要具体一点，上面那些都只能说对于一般情况
上B为羽毛状,下B为针状
一般在低、中碳钢及普通碳钢连续冷却和等温转变条件下均可产生。它的形成温度稍高于上贝氏体的形成温度。
粒状贝氏体的形成温度高于上B，,粒状贝氏体基本特征是外形相当于多边形的铁素体，在铁素体内存在不规则的小岛状组织,是铁素体基体上分布着岛状或条状的奥氏体（或其转变
产物）。一般出现在低合金钢的正火或焊缝中。根据奥氏体的成分及冷却条件，粒状贝氏体内的奥氏体可以发生三种变化：全部或部分分解为铁素体和碳化物；或部分转变为马氏体；也可以仍然保持富碳奥氏体。
如楼上所说，贝氏体具备两个重要特征一是多边形的，呈块状的铁素体，二是块状的铁素体内有粒状或小岛状得细节组织。针状铁素体的铁素体内没有细节组织，并且铁素体呈针状，有点类似于过热的魏氏组织
X70级针状铁素体类管线用钢板的生产研究
蔡庆伍，刘晋珊，余伟
（北京科技大学高效轧制国家工程研究中心，北京100083）
摘要：根据X70管线用钢的技术要求，进行了实验室研究和现场生产试验。确定采用低碳、低硫磷和Nb、V、Ti、Mo等微合金化成分；在试验中，分别采用三阶段控制轧制和二阶段控制轧制+轧后快冷技术，并对这两种工艺进行了分析与比较。最终采用二阶段控制轧制+轧后快冷技术进行试生产，获得了具有高强度、高韧性针状铁素体组织的X70管线钢。
关键词：管线钢；X70；控轧控冷；针状铁素体
中图分类号：TG335.5文献标识码：A文章编号：1004-4620（2005）04-0005-03
Manufacture Research of GR. X70 Acicular Ferrite Plate for Pipeline Steel
CAI Qing-wu, LIU Jin-shan, YU Wei
（National Engineering Research Center of Advanced Rolling Technology, University of Science and
Technology Beijing,
Beijing 100083, China）
Abstract：Experiments of the lab and the site are carried out according to technical specification of GR. X70 plate used for pipeline. In the experiments, the low carbon content and low S as well as low P content steel is used, and some micro-alloy element are added in the steel such as Nb, V, Ti, Mo. The processing of three phase control rolling and two phase control rolling and accelerating cooling after rolling are used respectively, and the two kinds of technical processing are analyzed and contrasted. In the end, the two phase control rolling and accelerating cooling after rolling is used in practical processing to produce high strength and high toughness
X70 pipeline steel, which has acicular ferrite microstructure.
Key words：pipeline steel; X70; controlled rolling and controlled cooling; acicular ferrite
1 前言
管线运输是目前长距离输送石油、天然气最经济、最合理的运输方式。为了提高输送效率、降低能耗、减少投资，长输管线逐渐向厚壁、高压、大口径输送发展。X70级管线用钢的研制开发，将改变我国高强度高韧性长输管线用钢主要依靠进口的局面，具有重要的经济意义和社会意义。已有的管线钢研究结果表明，以针状铁素体为主的混合型组织的综合性能优于传统的铁素体+珠光体组织，而采取控轧控冷相结合的手段可以产生非常好的强韧化效果。针对管线用钢的技术要求，进行了X70的实验室研究和现场的工业试生产，以求获得优良的组织，尽可能地提高材料的综合性能。
2 实验室研究
2.1 实验方法
实验用钢为国内某厂自行研制的管线钢试验用材料，主要化学成分见表1。
表1 实验用钢的主要化学成分%
实验在北京科技大学高效轧制中心二辊实验轧机上进行。控轧控冷工艺为：钢坯加热温度1200℃，保温30min；板坯厚度90mm，成品厚度21mm；采用两阶段控制轧制，第二阶段总压下率控制在60％～70％，第二阶段开轧温度控制在900～930℃；之后进入快速冷却阶段，终冷温度控制在230～550℃，冷却速度在30℃/s以下。轧制工艺路线如图1所示。
图1 实验室轧制X70工艺路线
2.2 结果及分析
实验室轧制X70力学性能结果见表2，表3为X70技术要求性能指标，金相组织见图2～5。
表2 实验室轧制X70力学性能结果 ℃
表3 X70技术要求的性能指标（部分）
时间t /s
图2 A-1的金相组织图3 A－2的金相组织图4 A－3 的金相组织图5 A －4的金相组织
扫描电镜结果显示：所有试样均具有相当数量的针状铁素体，组织为细小的针状铁素体＋少量多边形铁素体的混合型组织。由此可知，采取上述工艺制度，可获得满足X70级管线钢技术条件的组织。针状铁素体或低碳贝氏体是微合金化钢在控轧控冷过程中，在稍高于上贝氏体温度范围，通过切变相变和扩散相变而形成的具有高密度位错的非等轴贝氏体铁素体。实验室所得到的组织针状铁素体特征明显，表现为无方向性的类似板条状的断面。单个晶粒的直径在1～2μm 数量级。由表2看出，所得最后组织具有优良的强韧性的配合，这是由其最终的组织所决定的。其中A－3的强度和韧性较高，具有强韧性的最佳配合。
3 生产试验
3.1 试验条件
冶炼时主要采取以下措施：
（1）采用降低硫含量和改变夹杂物形态的钙处理工艺，提高管线钢的横向冲击韧性。
（2）采用两次真空冶炼，确保氮含量降至80×10-4%以下。轧制用钢化学成分见表4。
表4 现场试生产的主要化学成分%
3.2 结果及分析
生产试验共进行两次，分别采用三阶段和两阶段轧制，工艺方案以及组织性能见表5、表6。
表5 第一次轧制工艺参数℃
表6 第一次轧制X70力学性能及金相组织检验结果
第一次轧制试验采用三阶段轧制，所得组织基本为块状铁素体＋贝氏体，只有少量针状铁素体；出现混晶现象；有两块钢带状组织严重；冲击功完全符合X70级管线用钢的技术要求，但是屈服强度偏低，没有达到要求。
从表5可见，由于采用三阶段轧制，终轧温度偏低，相应开冷温度也低，所以当进入冷却区时，绝大部分组织已经转变成为块状铁素体和贝氏体，这是其晶
粒度级别偏低，并出现混晶的一个原因。而且，控制轧制要求低温大压下，即单道次压下率和总压下率都要求达到一定量。因为在再结晶区，多道次轧制后奥氏体晶粒的大小既决定于总变形量也决定于道次变形量，尤以道次变形量的作用大。由于小于临界变形量的形变引起应变诱发晶界的迁移，从而导致粗大晶粒的形成，所以道次变形量必须大于再结晶临界变形量的上限，以确保发生完全再结晶。在未再结晶区轧制时，加大道次变形量，可增加奥氏体晶粒中滑移带和位错密度，增大有效晶界面积，并且变形带在晶体内分布更加均匀，为铁素体相变形核创造有利条件。所以随着道次减少，道次变形量加大，具有变形带的晶粒比例增大。这些都有利于形成细小的铁素体组织。而现场由于设备和人工因素很难保证大的压下量，这就造成了晶粒偏大、不均匀的现象。
生产试验结果发现，带状组织严重，这是冷却速度偏低造成的。控冷的目的是产生最佳的奥氏体向铁素体转变的温度，从而得到最细的铁素体晶粒尺寸以及最佳的微合金碳化物氮化物析出的强化。由于在轧后快冷过程中，钢中碳原子来不及扩散，仍然固溶在奥氏体中，相变后铁素体中碳含量较高，在低温条件下碳从铁素体中弥散析出。屈服强度和抗拉强度的控制冷却强化增加量可以用下式表示：
Δσs＝K y（Δd-1/2）+Δσppt+α（1）
Δσb＝K（Δd-1/2）+Δσppt'+K B f B+β（2）
式中K y，K——Petch式中与晶粒度有关的系数；
d——铁素体晶粒直径；
K B——贝氏体强化系数；
f B——贝氏体的体积率；
Δσppt，Δσppt'——快速冷却引起的析出强化增量；
α，β——修正项。
冷速小时，铁素体直径增大。由上式看出，当铁素体晶粒直径偏大时，其引起的屈服强化增量不大。所以晶粒细化引起的强化作用不明显。
3.3 第二次生产试验方案及结果分析
基于上述原因，根据现场情况，将三阶段控制轧制调整为二阶段控制轧制，严格控制终轧温度和开冷温度，并尽量发挥轧机能力，加大道次压下量，增开冷却水组数，增大冷却能力。
第二次轧制的工艺方案以及力学性能结果如表7和表8所示，金相组织见图6～11。
表7 第二次试轧工艺参数℃
表8 第二次试轧力学性能结果
图6 1号板金相组织 图7 2号板金相组织 图8 3号板金相组织 图9 4号板金相组织
图10 5号板金相组织 图11 6号板金相组织
从最终结果看，钢的屈服强度、抗拉强度、延伸率、冲击功均满足X70级管线用钢的要求。
但1号钢板同相同厚度的2号钢板相比，组织为多边形铁素体以及针状铁素体的混合组织，针状铁素体不占主要地位。其它厚度规格的钢板金相组织均达到技术条件要求的结果。
分析其原因，1号钢板具体生产时并未完全按照制定的轧制方案，存在很大的偏差。主要是由于现场控制温度手段不严格，尤其是第二阶段的终轧温度过低，相应开冷温度也低，此时大部分组织已经转变成多边形铁素体，剩余的组织在随后的冷却过程中转变为贝氏体，这样造成其晶粒度级别不高，并有混晶现象出现。
4 结论
4.1由实验室研究以及现场的试生产得到满足要求的X70管线用钢，确定工艺方案如下：加热温度1200℃，均热温度1180℃；采用二阶段控制轧制，第一阶段开轧温度1150℃，第二阶段开轧温度900℃，第二阶段总压下量控制在60％～70％，终轧温度830～850℃；开冷温度800～770℃，终冷温度550左右，冷却速度25～30℃/s。
4.2 针对西气东输管线用钢的具体要求，进行了针状铁素体X70管线钢的成分、工艺设计。确定采用低的碳含量、低硫磷和Nb、V、Ti等微合金化成分设计；炼钢采用低碳、夹杂物形态控制的纯净钢冶炼技术；通过成分和工艺设计进行最终产品的组织控制，获得了具有高强度、高韧性的针状铁素体组织。
针状铁素体
针状铁素体 指低合金高强度钢中所形成的一种不同于铁素体-珠光体的类贝氏体组织，是微合金化钢在控轧控冷过程中，在稍高于贝氏体温度范围，通过切变和扩散的混合相变机制而形成的具有高密度位错的非等轴铁素体。针状铁素体在光学显微镜下的特征是不规则的铁素体块，所谓的"针状"，是在透射电镜下观察到的形貌。它没有完整连续的晶界，粒度参差不一，分布集中，晶粒间或晶粒内分布着细小的灰色颗粒，即富碳(M/A)岛；针状铁素体内部隐约可见由浮凸和析出相勾勒出的亚晶条纹，晶内具有较高密度的位错。形成条件：针状铁素体钢是在Mn2Nb系钢基础上降碳、提锰和加钼形成的。低碳或超低碳是形成针状铁素体的先决条件[2]，生产中碳含量均控制在0.06%以下。高的含碳量易在轧后的快冷中形成贝氏体或马氏体组织。一定的锰含量，固溶强化贝氏体和铁素体基体，保证钢的强度而不降低其韧性；少量的钼，在相变过程中抑制多边形铁素体的形成，同时钼还具有固溶强化和沉淀强化的作用；尤其是微合金化元素铌的加入，扩大形变奥氏体未再结晶区的温度范围，有利于增加奥氏体未再结晶区的轧制变形量，促进两阶段轧制工艺的实现。 低碳贝氏体 光学显微镜下与针状铁素体类似，但由于微量元素硼的加入，使拉长的原奥氏体晶界得以保留，在晶粒内部和原奥氏体晶界分散有较多的M/A组织，尺寸较大，其基体结构是具有0.5～1μm宽的板条组织结构
金相组织 金相组织，用金相方法观察到的金属及合金的内部组织.可以分为：1.宏观组织.2.显微组 织. 金相即金相学，就是研究金属或合金内部结构的科学。不仅如此，它还研究当外界条件或内在因素改变时，对金属或合金内部结构的影响。所谓外部条件就是指温度、加工变形、浇注情况等。所谓内在因素主要指金属或合金的化学成分。金相组织是反映金属金相的具体形态，如马氏体，奥氏体，铁素体，珠光体等等。 1.奥氏体－碳与合金元素溶解在γ-fe中的固溶体，仍保持γ-fe的面心立方晶格。晶界比较直，呈规则多边形；淬火钢中残余奥氏体分布在马氏体间的空隙处 2.铁素体－碳与合金元素溶解在a-fe中的固溶体。亚共析钢中的慢冷铁素体呈块状，晶界比较圆滑，当碳含量接近共析成分时，铁素体沿晶粒边界析出。 3.渗碳体－碳与铁形成的一种化合物。在液态铁碳合金中，首先单独结晶的渗碳体（一次渗碳体）为块状，角不尖锐，共晶渗碳体呈骨骼状。过共析钢冷却时沿acm线析出的碳化物（二次渗碳体）呈网结状，共析渗碳体呈片状。铁碳合金冷却到ar1以下时，由铁素体中析出渗碳体（三次渗碳体），在二次渗碳体上或晶界处呈不连续薄片状。 4.珠光体－铁碳合金中共析反应所形成的铁素体与渗碳体的机械混合物。 珠光体的片间距离取决于奥氏体分解时的过冷度。过冷度越大，所形成的珠光体片间距离越小。在a1~650℃形成的珠光体片层较厚，在金相显微镜下放大400倍以上可分辨出平行的宽条铁素体和细条渗碳体，称为粗珠光体、片状珠光体，简称珠光体。在650~600℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，从珠光体的渗碳体上仅看到一条黑线，只有放大1000倍才能分辨的片层，称为索氏体。在600~550℃形成的珠光体用金相显微镜放大500倍，不能分辨珠光体片层，仅看到黑色的球团状组织，只有用电子显微镜放大10000倍才 能分辨的片层称为屈氏体。 5.上贝氏体－过饱和针状铁素体和渗碳体的混合物，渗碳体在铁素体针间。过冷奥氏体在中温（约350~550℃）的相变产物，其典型形态是一束大致平行位向差为6~8od铁素体板条，并在各板条间分布着沿板条长轴方向排列的碳化物短棒或小片；典型上贝氏体呈羽毛状，晶界为对称轴，由于方位不同，羽毛可对称或不对称，铁素体羽毛可呈针状、点状、块状。若是高碳高合金钢，看不清针状羽毛；中碳中合金钢，针状羽毛较清楚；低碳低合金钢，羽毛很清楚，针粗。转变时先在晶界处形成上贝氏体，往晶内长大，不穿晶。
环境中多环芳烃的研究进展
环境中多环芳烃的研究进展 摘要：多环芳烃（PAHs）是一类已被证实具有难降解性，“三致”作用且易在生物体内富集的碳氢化合物，它广泛存在于大气、水、动植物和土壤中。本文论述了多环芳烃的性质和来源，研究了它在各介质中的迁移转化，着重阐述了它的监测分析方法的研究进展，包括预处理方法，各种仪器监测以及生物监测的原理及方法，也论述了环境中多环芳烃的降解方法，涉及到物理降解、化学降解以及微生物降解。 关键词：PAHs 来源迁移仪器监测生物监测微生物降解 一、多环芳烃的定义、性质及来源 多环芳烃从广义上说上讲是指分子中含有2个或2个以上苯环的化合物，而狭义的多环芳烃是指若干个苯环稠合在一起或是由若干个苯环和环戊二烯稠合在一起组成的稠环芳香烃类[1]。它是煤、石油、木材、烟草、有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物。它是最早发现且数量最多的致癌物，也是环境中最早发现且数量最多的致癌物。目前已经发现的致癌性多环芳烃及其衍生物已超过400种，每年排放到大气中的多环芳烃约几十万t[2]。美国环保局提出的129种“优先污染物”中，多环芳烃类化合物有16种。 多环芳烃具有强疏水性，其水溶性随分子量的增加而减小。但是当溶液中存在其它有机化合物时，它们可与这些有机物形成胶体，使水溶性发生很大的变化；另外，由于其由两个或两个以上苯环构成，结构稳定，不易被降解，且随分子量的增加降解性降低，故具有强吸附性，此外它还具有难降解性、毒性以及生物蓄积性，多环芳烃最突出的特性是具有强致癌性、致畸性及致突变性，当PAHs与-N02、-0H、-NH2等发生作用时，会生成致癌性更强的PAHs衍生物。另外，PAHs 很容易吸收太阳光中可见（400-760nm）和紫外（290-400nm）区的光。对紫外辐射引起的光化学反应尤为敏感。另外可在其生成、迁移、转化和降解过程中，可直接通过呼吸道、皮肤、消化道进入人体和动物体，并且可以间接通过食物链的放大作用进入人体和动物，又由于其亲脂性及难降解性，易在生物体内蓄积，对人体及动物健康产生危害。 环境中的PAHs除极少量来源于生物体（某些藻类、植物和细菌）内合成，森林草原自然起火，火山喷发等自然本底外，绝大部分由人为活动污染造成，主要来自于两方面：首先是煤、石油和木材及有机高分子化合物的不完全燃烧，即热解成因[3]。随着生活水平的提高及基础设施的完备，交通污染源也逐渐成为多环芳烃污染非常重要的一部分；此外，我国是燃煤大国，在北方城市，使用煤炉取暖的情况很普遍，而在煤炉排放的废气中，致癌性PAHs浓度可达1000ug/m3，另外，家庭炉灶每年所产生的PAHs的含量也相当多，以居室厨房内做饭时由于欠氧燃烧产生的为例，其中BaP含量可达559ug/m3，超过国家卫生标准近百倍；在食品制作过程中，若油炸时温度超过200°C以上，就会分解放出含有大量PAHs的致癌物；吸烟所引起的居室环境的污染，已引起国内外的关
钢材基础知识
第二部分:钢材与钢管的基础知识 一、钢的分类 1、碳钢是含碳量不超过 2.06%的铁碳合金，按其含碳量可分为三大类：低碳钢，C < 0.25%；中碳钢，C：0.3%～0.55%；高碳钢，C > 0.60%。 2、碳可有限地固溶于铁中，随着温度的下降，其溶解度也相应降低，铁与碳可形成Fe 3C、Fe 2 C、 FeC、，以Fe 3C化合物为主（Fe 3 C为渗碳体）。 3、碳素钢中的含碳量等于0.8%时称为共析钢，组织为片状珠光体；含碳量为0.02%～0.8%（小于0.8%）时称为亚共析钢，组织为铁素体+片状珠光体；含碳量为0.8%～2.0%（大于0.8%）时称为过共析钢，组织为片状珠光体+网状分布的二次渗碳体。 4、公司用的管线钢均为低碳微合金钢，其显著的特点就是低碳（含碳量一般都小于0.1%），添加了微量的合金元素，常见的为Nb、V、Ti、Cr、Ni、Cu等。组织为铁素体+珠光体，晶粒度一般在9级或9级以上。 二、钢中微量元素的性质 1、锰，常在炼钢时作为脱氧剂而残留于钢中，其锰含量必须保持在0.35%～0.8%范围内，能形成含锰的铁素体，有一定的强化作用，属有益元素。 2、硅，硅的脱氧作用比锰更为强烈，能有效地清除FeO夹杂物，硅在铁中的固溶度较大，能显著地强化铁素体，含量一般在0.17%～0.35%范围内，属有益元素。 3、硫，硫是一种有害元素，与铁形成FeS夹杂物，易出现热脆现象。在钢中增加锰含量，可以在与在FeS而形成的MnS以克服硫的热脆性。硫在钢中含量越少越好。 4、磷，磷在钢中也是一种有害元素，因磷偏析易造成冷脆缺陷。但适当加入磷可改善其切削性能，磷在钢中的含量希望越少越好。 5、氧，氧在钢中易形成Fe 3O 4 、FeO、MnO、Mn 3 O 4 、SiO 2 、Al 2 O 3 等塑性较差的夹杂物，影响钢的 机械性能，氧在钢中也是一种有害元素。 6、氮，氮在铁素体中固溶体较低，能使钢的强度、硬度上升而塑性和韧性下降，在冶炼过程中加入Al、Ti进行脱氮处理，以形成AlN及TiN等夹杂物，便可消除钢的的时效倾向。 7、氢，氢在钢中也是一种有害元素，易引起氢脆、白点等缺陷。
多环芳烃的处理方法探究
多环芳烃的处理方法探究 摘要:本文介绍了多环芳烃检测技术的现状，包括分光光度法、反相高效液相色谱法、固相微萃取、超临界流体，介绍了多环芳烃降解技术的方法，最后总结了多环芳烃的污染现状，并对其发展前景进行了展望。 关键词：多环芳烃；灵敏度；降解 Stdy on the processing method of polycyclic aromatic hydrocarbons Abstract:This paper introduces the Polycyclic aromatic hydrocarbons the present situation of detection technology,including spectrophotometry,reverse phase high performance liquid chromatography(HPLC)method,solid phase microextraction and supercritical fluid,this paper introduces the methods of polycyclic aromatic hydrocarbons degradation technology,finally summarizes the pollution status of polycyclic aromatic hydrocarbons,and its development prospect were also discussed. Key words:rate Polycyclic aromatic hydrocarbons;sensitivity;the degradation 多环芳烃（PAHs）是煤,石油,木材,烟草,有机高分子化合物等有机物不完全燃烧时产生的挥发性碳氢化合物,迄今已发现有400多种PAHs,其中有相当部分具有致癌性,占被发现致癌物质总数的三分之一。其中16种PAHs（萘、苊烯、苊、芴、菲、蒽、荧蒽、芘、苯并（a）蒽、屈、苯并（b）荧蒽、苯并(k)荧蒽、苯并（a）芘、茚苯（1,2,3-cd）芘、二苯并（a,n）蒽、苯并（ghi）北）由于存在显著的致畸、致癌、致突变作用，被美国环保署列为优先控制污染物。目前，中国只将7种列为优先污染控制物。 多环芳烃大部分是无色或淡黄色的结晶，个别具深色，熔点及沸点较高，蒸气压很小，大多不溶于水，易溶于苯类芳香性溶剂中，微溶于其他有机溶剂中。多环芳烃大多具有大的共扼体系，因此其溶液具有一定荧光。一般说来，随多环芳烃分子量的增加，熔沸点升高，蒸气压减小。多环芳烃的颜色、荧光性和溶解性主要与多环芳烃的共扼体系和分子苯环的排列方式有关。 PAHs的来源包括自然源和人为源两大类。其中，自然源又分为：燃烧类（森林大火和火山喷发）；生物合成（沉积物成岩过程、生物转化过程、焦油矿坑内气体）。人为源分为：流动源（交通、香烟）；固定源（垃圾焚烧、家庭燃烧、工业活动、其它）。多环芳烃在大气中、水体中、土壤和作物中，食品中和人体中均有相应的分布、迁移与转化。 因此，多环芳烃对于人类健康有着巨大的影响，PHAs的激素作用，造成的致癌、致畸、致突变（肺癌，阴囊癌，呼吸道癌）；基因毒性（对DNA合成的抑制作用）；对免疫系统的破坏（烹饪油烟冷凝物对小鼠免疫系统的影响，对T淋巴细胞的破坏比B淋巴细胞更明显）；破坏造血和淋巴系统（能使脾、胸腺和隔膜淋巴结退化，抑制骨骼的形成，动物实验）。因此，对于多环芳烃进行有效的处理，并对其处理效果进行探究是有着极其重要的。
针状铁素体钢
性能特点：针状铁素体钢控轧状态的屈服强度可达470-530MPa，夏氏V型缺口冲击平台能可达165J，50%剪切断口的脆性转折温度（FA TT）可低于-60℃以下。针状铁素体钢比常规铁素体珠光体钢优越的另一个主要特点，是在制管成型过程中有较大的加工硬化特性，可抵消包申格效应引起强度的损失 针状铁素体形态及其亚结构 针状铁素体是由低取向差所分离出来的近似平行的板条铁素体所组成，板条之间为小角晶界，其形态细而长，长宽比1/4~1/8，有类似于低碳板条马氏体的形貌。经测定针状铁素体的板条平均宽度随冷却速度的提高而减小，在中间淬火状态（B2）下，其平均板条宽度为0.5 微米。针状铁素体内有4 较高的位错密度（1010~1011厘米-2），位错呈缠结或网格组态。这种缠结或存在节点的位错网格组态有利于使位错稳定而保持较高的位错密度。 板条铁素体的尺寸、位错密度及其结构形式是决定着钢强韧性的重要因素，故可以认为细小针状铁素体的高密度位错亚结构及其良好的位错组态是构成针状铁素体钢比多边形铁素体钢有较高强韧性的内在因素，同时高密度的位错亚结构又为第 2 相Nb（CN）的沉淀形核提供了必要的位置条件。 针状铁素体的一个重要特点，是其伴生的碳化物形态远不如贝氏体组织那么规整，而且数量很小，以致难以鉴别出渗碳体的存在。因此，用光学金相显微镜观察，针状铁素体组织是杂乱无章的，难以辨认。其另一个特点，是针状铁素体不象贝氏体组织那样，存在明显的原始奥氏体晶界网络。因此，就避免了大角晶界所存在的沉淀物或夹杂偏析造成的脆性，从本质上赋予针状铁素体钢比贝氏体钢有较高的冲击断裂功和较低的脆性转变温度。针状铁素体是在控轧后连续过程中，在稍高于贝氏体转变温度区间的温度下，以切变和扩散的混合方式转变而成的非等轴铁素体相。因此，可把针状铁素体钢看做是在很低碳含量下的低碳贝氏体钢的延伸。 从广义上讲，针状铁素体应属于贝氏体范畴。 控轧低C-Mn-Mo-Nb 钢的显微组织构成，是由针状铁素体、多边形铁素体、岛状的贝氏体、马氏体和马氏体-奥氏体及细小Nb（CN）析出相的混合组织所组成。根据合金含量和控轧工艺参量的不同，各组织组成物的相对数量有所差别。控制轧制有细化晶粒、应变诱导Nb（CN）沉淀和促进分离型相变的作用。最佳力学性能的组织，是以针状铁素体为主（70%）的混合组织。 控轧低C-Mn-Mo-Nb 针状铁素体钢的强韧性机制是通过在控轧过程中的相变和位错强化、晶粒细化、固溶强化、沉淀强化和亚晶强化而构成的。 控轧低C-Mn-Mo-Nb 针状铁素体钢中的M-A 相（5-10%）主要有三种类型：孪晶马氏体岛、位错马氏体岛和马氏体-奥氏体岛。M-A 相的存在，说明在针状铁素体转变过程除共格切变方式外，还伴随着碳的长程扩散过程。
针状铁素体钢的性能和显微组织
控轧低C-Mn-Mo-Nb针状铁素体钢的性能和显微组织 付俊岩、东涛等 摘要：本文专门讨论了低C-Mn-Mo-Nb针状铁素体钢的组织形态及其结构的特征，并阐明 了主要控轧工艺因素对钢的组织和性能的影响。 关键词：针状铁素体，组织，性能 1前言 微合金化和控制轧制技术的发展为生产高强度、高韧性、良好可焊性和成形性的结构 钢提供了极其广阔的发展领域。 七十年代初，为适应高寒地带大口径石油天然气输送管线工程对材料高强度、低温韧 性、可焊性等综合性能不断增长的要求，在Mn-Nb系HSLA钢的基础上，降碳（≤0.06%C） 提锰（>1.6%Mn）加钼(0.15~0.54%Mo)，发展了X-70级低 C-Mn-Mo-Nb系针状铁素体钢 (AF)[1][2]。这种针状铁素体钢控轧状态的屈服强度可达470-530MPa，夏氏V型缺口冲击平台 能可达165J，50%剪切断口的脆性转折温度（FATT）可低于-60℃以下[3]。针状铁素体钢比 常规铁素体珠光体钢优越的另一个主要特点，是在制管成型过程中有较大的加工硬化特性， 可抵消包申格效应引起强度的损失，这对高强度厚壁大口径管线用U-O-E和螺旋焊管的制造 是很重要的[1~4]。 X-70低C-Mn-Mo-Nb钢的最佳性能是通过合金成分的合理设计和最佳控轧工艺参量的 选择，利用轧制过程中的晶粒细化、相变和位错强化、固溶强化、沉淀强化、亚晶强化等机 制，按预期要求的方向发展而获得的。关于合金元素的作用及控制轧制工艺提高钢材强韧性 的机制，已有许多文章报导[3~7]。在本文作者的另一项工作中[8]，也进行了系统的研究，确 认采用Ⅱ型控轧低C-Mn-Mo-Nb钢可得到理想的强韧性配合，σs≥550MPa，vTrs<-100℃， 而且性能对加工条件不敏感。 本文以研制X-70壁厚小于12.7mm，高韧性螺旋焊管线用热轧带钢为目标，就控轧低 C-Mn-Mo-Nb针状铁素体钢性能和显微组织结构进行了研究，以探讨性能-组织-工艺之间的 内在关系。 2 试验准备 试验用钢化学成分见表1。用100KW中频感应电炉非真空冶炼。试验的准备和加工条 件见图1。试验轧机ф300，轧制速度45米/分。 表1、试验用钢化学成分（%） 钢号 C Si Mn P S Mo 钢1# 0.05 0.18 1.87 <0.0050.008 0.18 钢2# 0.05 0.15 1.60 <0.0050.008 0.42 钢3# 0.05 0.15 1.61 <0.0050.007 0.37
钢铁材料常见金相组织相图
钢铁材料常见金相组织简介 在Fe-Fe3C系中，可配制多种成分不同的铁碳合金，他们在不同温度下的平衡组织各不相同，但由几个基本相（铁素体F、奥氏体A和渗碳体Fe3C）组成。这些基本相以机械混合物的形式结合，形成了钢铁中丰富多彩的金相组织结构。常见的金相组织有下列八种： 一、铁素体 铁素体（ferrite，缩写FN，用F表示），纯铁在912℃以下为具有体心立方晶格。碳溶于α-Fe中的间隙固溶体称为铁素体，以符号F表示。这部分铁素体称为先共析铁素体或组织上自由的铁素体。随形成条件不同，先共析铁素体具有不同形态，如等轴形、沿晶形、纺锤形、锯齿形和针状等。铁素体还是珠光体组织的基体。在碳钢和低合金钢的热轧（正火）和退火组织中，铁素体是主要组成相；铁素体的成分和组织对钢的工艺性能有重要影响，在某些场合下对钢的使用性能也有影响。 碳溶入δ-Fe中形成间隙固溶体，呈体心立方晶格结构，因存在的温度较高，故称高温铁素体或δ固溶体，用δ表示，在1394℃以上存在，在1495℃时溶碳量最大。碳的质量分数为0.09%。图1：铁素体 二、奥氏体
碳溶于γ-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体称为奥氏体，具有面心立方结构，为高温相，用符号A表示。奥氏体在1148℃有最大溶解度2.11%C，727℃时可固溶0.77%C；强度和硬度比铁素体高，塑性和韧性良好，并且无磁性，具体力学性能与含碳量和晶粒大小有关，一般为170~220 HBS、=40~50%。TRIP钢（变塑钢）即是基于奥氏体塑性、柔韧性良好的基础开发的钢材，利用残余奥氏体的应变诱发相变及相变诱发塑性提高了钢板的塑性，并改善了钢板的成形性能。碳素或合金结构钢中的奥氏体在冷却过程中转变为其他相，只有在高碳钢和渗碳钢渗碳高温淬火后，奥氏体才能残留在马氏体的间隙中存在，其金相组织由于不易受侵蚀而呈白色。 三、渗碳体 渗碳体（cementite），指铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时析出的Fe3C型碳化物。渗碳体的分子式为Fe3C ，它是一种具有复杂晶格结构的间隙化合物。分为一次渗碳体（从液体相中析出）、二次渗碳体（从奥氏体中析出）和三次渗碳体（从铁素体中析出）。 图2：渗碳体 四、珠光体 珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物，用符号P表示。其力学性能介于铁素体和渗碳体之间，强度较高，硬度适中，有一定的塑性。珠光体是钢的共析转变产物，其形态是铁素体和渗碳体彼此相间形如指纹，呈层状排列。按碳化物分布形态又可分为片状珠光体和粒状珠光体二种。 （1）片状珠光体：又可分为粗片状、中片状和细片状三种。
铁素体组织形态
铁素体组织形态 铁素体是从高温奥氏体转变产物，根据其形态，分为网状铁素体、块状铁素体、弥散点状及针状铁素体。 1.网状铁素体 铁素体因其成网状（或称网络状）、近似网状而得名，分布于沿奥氏体晶界。 在亚共析钢中，过冷奥氏体转变首先从先共析铁素体转变开始。当铁素体数量不多（如碳含量较高的亚共析钢）或冷却速度较快时，都容易形成网状；当铁素体的数量太少时，可能看不出有呈网状的特征。 图1是45钢正火时冷却速度较快而形成的网状铁素体，白色网状物即为网状铁素体。 2.块状铁素体 铁素体成块状而均匀分布于晶内。当铁素体数量很多时，晶内的块状铁素体与晶界的网状铁素体连成一片，无法分清晶内与晶界，此时看到将时大量的且不规则的铁素体晶粒，在亚共析钢的正火和退火中比较常见。 图2为20钢正火组织，其中白色块状为铁素体
3.弥散分布的点状、颗粒状铁素体 此类铁素体常见于调质加热不足的组织中，由于加热不足，铁素体未完全溶进奥氏体，在冷却时得以保留下来而形成点状或颗粒状。图3中的白色颗粒状即为此类铁素体，当加热温度严重不足时，可看到大量块状的铁素体，此时结合基体组织可以进行判定。 4.针状铁素体（魏氏组织） 铁素体呈针状，从晶界开始，向晶内延伸。一般都伴有网状铁素体存在。有的针状铁素体由晶界向晶粒内部长大，与网状铁素体相连；有的针状铁素体则未与网状铁素体相连。此类铁素体一般出现在铸件、锻件、焊缝热影响区，热处理后出现这类组织表明加热温度过高。 图3为20钢锻件正火加热不足组织，因为加热不足，未完全消除针状铁素体，所以性能不合格。 图3针状铁素体 在钢中，与其组织形态相近的是共析钢和过共析钢中出现的渗碳体。渗碳体与铁素体在硝酸酒精溶液浸蚀下都是亮白色，但用碱性苦味酸热蚀时，渗碳体被着色（视溶液浓度、煮沸时间，可能呈现褐色、棕红色、黑色等颜色）。