釉化用鋼熱軋和熱處理過程奧氏體-鐵素體轉變的數值模擬.pdf

1、本文采用模擬和實驗相結合的方法，對釉化用鋼熱軋和熱處理過程中顯微組織和C濃度分布的演化進行研究。在實驗基礎上，建立耦合熱力學數據庫以及有限元模擬的溫度場和應力場的二維元胞自動機(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、應變能和界面遷移率所控制的相變、溶質C在γ/α界面處的再分配以及在α和γ中的擴散。應用該CA模型模擬了形變誘導鐵素體相變(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濃度場的演化，在此基礎上分析工藝-組織-力學性能之間的關系。此外，采用實驗方法研究了不同保溫時間對冷、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相分數增長速率先慢后快再

3、逐漸減小。軋制過程中溫度迅速升高且有應力作用，但由于持續(xù)時間較短，顯微組織無明顯變化，α/γ相界面周圍出現貧C區(qū)。在軋后降溫過程中，發(fā)生α→γ逆轉變，隨后開始γ→α相變。因此，α相分數先降低后升高，室溫時顯微組織主要為晶粒尺寸較細小的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轉變，α相分數增長速率先慢后快再逐漸減小。室溫時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變?yōu)閿U散控制，呈現出混合控制模式，保溫300 s后α相與γ相中的C濃度均達到各自的平衡值。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濃度場比5.0℃/s時的C濃度場更均勻。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。模擬結果可合理解釋相關實驗現象的機理。
　　保溫不同時

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