釉化用鋼熱軋和熱處理過程奧氏體-鐵素體轉(zhuǎn)變的數(shù)值模擬.pdf

1、本文采用模擬和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，對(duì)釉化用鋼熱軋和熱處理過程中顯微組織和C濃度分布的演化進(jìn)行研究。在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上，建立耦合熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫以及有限元模擬的溫度場(chǎng)和應(yīng)力場(chǎng)的二維元胞自動(dòng)機(jī)(cellular automaton，CA)模型。該模型包含了奧氏體(γ）和鐵素體（α)的連續(xù)形核、由C濃度場(chǎng)、應(yīng)變能和界面遷移率所控制的相變、溶質(zhì)C在γ/α界面處的再分配以及在α和γ中的擴(kuò)散。應(yīng)用該CA模型模擬了形變誘導(dǎo)鐵素體相變(dynamic strain

2、 induced transformation，DSIT)熱軋和連續(xù)熱軋過程、在α-γ兩相區(qū)的保溫、以不同冷卻速度的連續(xù)冷卻、以及不同溫度下回火的熱處理過程中的顯微組織與C濃度場(chǎng)的演化，在此基礎(chǔ)上分析工藝-組織-力學(xué)性能之間的關(guān)系。此外，采用實(shí)驗(yàn)方法研究了不同保溫時(shí)間對(duì)冷、熱軋釉化用鋼在不同溫度保溫冷卻后的組織和性能的影響。
　　熱軋過程的CA模擬結(jié)果表明，DSIT過程中第四道次軋前降溫過程，隨溫度降低，α相分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)速率先慢后快再

3、逐漸減小。軋制過程中溫度迅速升高且有應(yīng)力作用，但由于持續(xù)時(shí)間較短，顯微組織無明顯變化，α/γ相界面周圍出現(xiàn)貧C區(qū)。在軋后降溫過程中，發(fā)生α→γ逆轉(zhuǎn)變，隨后開始γ→α相變。因此，α相分?jǐn)?shù)先降低后升高，室溫時(shí)顯微組織主要為晶粒尺寸較細(xì)小的α相和沿晶界分布的富C塊狀相。在連軋第七道次降溫過程中發(fā)生γ→α轉(zhuǎn)變，α相分?jǐn)?shù)增長(zhǎng)速率先慢后快再逐漸減小。室溫時(shí)顯微組織主要為晶粒尺寸較粗大的α相和晶界處尺寸較大的富C塊狀相。
　　熱處理過程的CA模

4、擬結(jié)果表明，在α-γ兩相區(qū)的815℃保溫過程中α→γ相變由界面控制逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)閿U(kuò)散控制，呈現(xiàn)出混合控制模式，保溫300 s后α相與γ相中的C濃度均達(dá)到各自的平衡值。在隨后的連續(xù)冷卻過程發(fā)生γ→α相變，以1.5℃/s冷速冷卻至室溫后的C濃度場(chǎng)比5.0℃/s時(shí)的C濃度場(chǎng)更均勻。以5.0℃/s冷卻至室溫后的試樣在300℃和500℃溫度下回火5 min，C分布均勻性隨回火溫度升高而提高。模擬結(jié)果可合理解釋相關(guān)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的機(jī)理。
　　保溫不同時(shí)

5、間的熱處理實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，C、Mn、Si含量較低的2＃冷軋鋼板經(jīng)不同溫度保溫空冷后，與軋制態(tài)相比，屈服強(qiáng)度降低，并隨保溫溫度升高而下降，不同保溫時(shí)間對(duì)屈服強(qiáng)度影響不大。C、Mn、Si較高的18＃冷軋鋼板經(jīng)700～870℃保溫砂冷后，屈服強(qiáng)度高于空冷及軋制態(tài)的屈服強(qiáng)度，在760℃和840℃保溫10 min砂冷的屈服強(qiáng)度比保溫5 min砂冷的屈服強(qiáng)度分別提高46 MPa和27MPa;在760～870℃溫度范圍內(nèi)保溫10 min空冷的屈服強(qiáng)度比