Solubility Study of Carbonitrides in Low-Alloy Pipe Steels with Mo and Nb at Heating for Rolling Based on Thermodynamic Calculations

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Based on the CALPHAD method, a thermodynamic description of the Fe–Mn–Mo–Nb–Si–Ti–C–N system has been constructed, and the solubility of carbonitrides in austenite has been calculated for API 5L low-alloy low-carbon steels with Mo and Nb. The patterns of influence of alloy composition and temperature on the composition and amount of carbonitride phases, as well as on the concentration of elements in the solid solution have been analyzed.

Full Text

Restricted Access

About the authors

I. I. Gorbachev

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: gorbachev@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

V. V. Popov

Miheev Institute of Metal Physics, Ural Branch, Russian Academy of Sciences

Email: gorbachev@imp.uran.ru
Russian Federation, Ekaterinburg, 620108

D. M. Khabibulin

Research and Technology Center “Ausferr”

Email: gorbachev@imp.uran.ru
Russian Federation, Magnitogorsk, 455000

N. V. Urtsev

Research and Technology Center “Ausferr”

Email: gorbachev@imp.uran.ru
Russian Federation, Magnitogorsk, 455000

References

  1. Пышминцев И.Ю., Смирнов М.А. Структура и свойства сталей для магистральных трубопроводов. Екатеринбург: УМЦ УПИ, 2019. 242 с.
  2. Счастливцев В.М., Яковлева И.Л., Салганик В.М. Основные структурные факторы упрочнения низкоуглеродистых низколегированных трубных сталей после контролируемой прокатки // МиТОМ. 2009. № 1. С. 41–45.
  3. Урцев В.Н., Корнилов В.Л., Шмаков А.В., Краснов М.Л., Стеканов П.А., Платов С.И., Мокшин Е.Д., Урцев Н.В., Счастливцев В.М., Разумов И.К., Горностырев Ю.Н. Формирование структурного состояния высокопрочной низколегированной стали при горячей прокатке и контролируемом охлаждении // ФММ. 2019. Т. 120. № 12. С. 1335–1344.
  4. Danilov S.V., Urtsev N.V., Maslennikov K.B., Urtsev V.N., Lobanov M.L. Influence of structural and textural states of low-carbon steels on the cracking resistance of tube products // AIP Conference Proceedings. 2020. V. 2315. P. 030006.
  5. Lobanov M.L., Khotinov V.A., Urtsev V.N., Danilov S.V., Urtsev N.V., Platov S.I., Stepanov S.I. Tensile Deformation and Fracture Behavior of API-5L X70 LinePipe Steel // Materials. 2022. V. 15. P. 501.
  6. Салганик В.М., Шмаков А.В., Попов В.В. Рациональные режимы контролируемой прокатки на стане 5000 трубной заготовки с пониженной температурой // Сталь. 2009. № 10. С. 47–50.
  7. Лобанов М.Л., Данилов С.В., Струин А.О., Бородина М.Д., Пышминцев И.Ю. Структурная и текстурная наследственность при g↔a-превращениях в малоуглеродистой низколегированной трубной стали // Вестник южноуральского государственного университета. 2016. Т. 16. № 2. С. 46–54.
  8. Платов С.И., Краснов М.Л., Урцев Н.В., Данилов С.В., Лобанов М.Л. Структурно-текстурные состояния штрипсов стали 06Г2МБ после контролируемой термомеханической обработки // МиТОМ. 2020. № 1. С. 56–61.
  9. Lukas H.L., Fries S.G. and Sundman B. Computational Thermodynamics: The Calphad Method. Cambridge University Press, 2007. 324 p.
  10. Hillert M., Staffonsson L.-I. The regular solution model for stoichiometric phases and ionic melts // Acta Chemica Scand. 1970. V. 24. № 10. P. 3618–3626.
  11. Sundman B., Agren J. A regular solution model for phase with several components and sublattices, suitable for computer applications // J. Phys. Chem. of Solids. 1981. V. 42. № 4. P. 297–301.
  12. Горбачев И.И., Попов В.В., Пасынков А.Ю. Термодинамические расчеты карбонитридообразования в малоуглеродистых низколегированных сталях с V, Nb и Ti // ФММ. 2014. Т. 115. № 1. С. 74–81.
  13. Горбачев И.И., Попов В.В., Пасынков А.Ю. Расчеты влияния легирующих добавок (Al, Cr, Mn, Ni, Si) на растворимость карбонитридов в малоуглеродистых низколегированных сталях // ФММ. 2016. Т. 117. № 12. С. 1277–1287.
  14. Dinsdale A.T. SGTE data for pure elements // Calphad. 1991. V. 15. No. 4. P. 317–425.
  15. Rajkumar V.B., Hari Kumar K.C. Thermodynamic modeling of the Fe–Mo system coupled with experiments and ab initio calculations // J. Alloys Compounds. 2014. V. 611. P. 303–312. https:// doi.org/10.1016/j.jallcom.2014.05.030.
  16. Hillert M., Qiu C. A reassessment of the Fe–Cr–Mo–C system // JPE. 1992. V. 13. P. 512–521. https://doi.org/10.1007/BF02665764
  17. Qiu C. An analysis of the Cr-Fe-Mo-C system and modification of thermodynamic parameters // ISIJ International. 1992. V. 32. № 10. P. 1117–1127. https:// doi.org/10.2355/isijinternational.32.1117
  18. Andersson J.O., Lange N. An experimental study and a thermodynamic evaluation of the Fe-Cr-Mo system // Metall Trans A. 1988. V. 19. P. 1385–1394. https:// doi.org/10.1007/BF02674012
  19. Andersson J.O. A thermodynamic evaluation of the Fe–Mo–C system // Calphad. 1988. V. 12. № 1. P. 9–23. https://doi.org/10.1016/0364–5916(88)90025–9
  20. Frisk K. A thermodynamic evaluation of the Cr–N, Fe–N, Mo–N and Cr–Mo–N systems // Calphad. 1991 V. 15. № 1. P. 79–106. https:// doi.org/10.1016/0364–5916(91)90028-I
  21. Chung H.-J., Shim J.-H., Lee D.N. Thermodynamic evaluation and calculation of phase equilibria of the Ti–Mo–C–N quaternary system // J. Alloys Compounds. 1999. V. 282. № 1–2. P. 142–148. https:// doi.org/10.1016/S0925–8388(98)00711–7
  22. Zhang C., Peng Y., Zhou P., Zhang W., Du Y. Thermodynamic assessment of the C–Nb–Mo system over the entire composition and temperature ranges // Calphad. 2015. V. 51. P. 104–110. https:// doi.org/10.1016/j.calphad.2015.09.001
  23. Geng T., Li Ch., Zhao X., Xu H., Du Zh., Guo C. Thermodynamic assessment of the Nb–Si–Mo system // Calphad. 2010. V. 34. № 3. P 363–376. https:// doi.org/10.1016/j.calphad.2010.07.003
  24. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ 2011618874 / IMP Equilibrium. 15.11.2011.
  25. Попов В.В., Горбачев И.И. Анализ растворимости карбидов, нитридов и карбонитридов в сталях методами компьютерной термодинамики. I. Описание термодинамических свойств. Метод расчета // ФММ. 2004. Т. 98. № 4. С. 11–21.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Calculated dependence of the phase fraction on temperature for different Nb content in steel 06G2MB. Dotted line — 0.3% Nb, dashed line — 0.5% Nb, solid — 0.7% Nb.

Download (86KB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Calculated dependence of the amount of Mo, Nb and Ti in austenite on temperature for different Nb content in steel 06G2MB. Dotted line — 0.3% Nb, dashed line — 0.5% Nb, solid — 0.7% Nb.

Download (93KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Calculated dependence of the amount of C in austenite on temperature for different Nb content in steel 06G2MB. Dotted line — 0.3% Nb, dashed line – 0.5% Nb, solid line — 0.7% Nb.

Download (57KB)
Indexing metadata