ESP工艺下DP600热轧双相钢铁素体相变模型

doi:10.12068/j.issn.1005-3026.2024.04.004

摘要/Abstract

摘要：

为了建立ESP工艺条件下DP600热轧双相钢的铁素体相变动力学数学模型，采用动态相变膨胀仪对实验钢分别进行等温相变和连续冷却相变实验.基于实测的铁素体相变孕育期和铁素体体积分数，在变形温度以上结合经典形核理论计算铁素体相变孕育期，变形温度以下通过实验数据拟合 $? G V$ 计算铁素体相变孕育期.考虑冷却速度的影响对可加性法则进行修正并基于此计算了连续冷却条件下的铁素体相变开始温度和体积分数.结果表明：修正后的相变模型计算的铁素体相变开始温度和体积分数与实测值吻合良好，可用于预测ESP工艺下DP600钢的铁素体相变行为.

关键词: 孕育期, 铁素体相变, 相变动力学, 数学模型, 预测

Abstract:

In order to establish ferrite phase transformation kinetics mathematical model of DP600 hot rolled dual-phase steel under the ESP process condition， the isothermal phase transformation and continuous cooling phase transformation experiments were conducted on the experimental steel by using the dynamic phase transformation dilatometer. Based on the measured ferrite phase transformation incubation time and ferrite volume fraction， the incubation time of ferrite phase transformation was calculated by combining classical nucleation theory above the deformation temperature， and the incubation time of ferrite phase transformation below the deformation temperature was calculated by fitting $? G V$ according to the experimental data. Considering the influence of cooling rate， the additivity rule was modified and based on this， the starting temperature and volume fraction of ferrite phase transformation under continuous cooling conditions were calculated. The results showed that the calculated starting temperature and volume fraction of ferrite phase transformation using the modified phase transformation model are in good agreement with the measured values， which can be used to predict the ferrite phase transformation behavior of DP600 dual-phase steel under the ESP process.

Key words: incubation time, ferrite phase transformation, phase transformation kinetics, mathematical model, prediction

中图分类号:

TG 142

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图/表 12

表1 实验钢的化学成分（质量分数） (%)

Table 1 Chemical composition of experimental steel （mass fraction）

C	Si	Mn	P	S	N	Al	Cr
0.06	0.46	1.42	0.004 8	0.002 2	0.003 7	0.035	0.38

图1 等温相变工艺图

Fig.1 Process diagram of isothermal phase transformation

图2 连续冷却相变工艺图

Fig.2 Process diagram of continuous cooling phase transformation

图3 模拟ESP工艺下的等温条件下的典型金相组织（a）—760 ℃；（b）—735 ℃；（c）—700 ℃ ；（d）—665 ℃.

Fig.3 Typical microstructure of isothermal condition in the simulating ESP process

图4 等温相变过程的膨胀量-时间曲线

Fig.4 Expansion‐time curves of isothermal phase transformation process

表2 铁素体相变孕育期

Table 2 Incubation time of ferrite phase transformation

温度/℃	665	700	735	760	790
孕育期/s	1.32	1.56	2.28	3.90	17.94

图5 实验钢的连续冷却转变曲线

Fig.5 Continuous cooling transformation curves of experimental steel

图6 模拟ESP工艺下的连续冷却相变组织（a）—0.2 ℃/s；（b）—0.5 ℃/s；（c）—1 ℃/s；（d）—3 ℃/s.

Fig.6 Microstructure of continuous cooling transformation in simulating ESP process

表3 孕育期模型参数计算结果

Table 3 Calculation results of incubation time model parameters

模型中的参数	温度/℃
模型中的参数	850	825	800	775	750	725
$D C γ$ ×10^-14/（m²·s^-1）	2.285 2	1.547 9	1.028 8	0.669	0.426 6	0.265
$? G V$ ×10⁷/［J·（mol·m³）^-1］	-0.132	-2.406	-5.873	-10.597	-16.708	-24.459
$V α$ /m³	1.223	1.221	1.220	1.218	1.216	1.215
$a$ /mm	0.327	0.337	0.337	0.337	0.337	0.336
$τ d$ /s	220	30.5	10.5	5.5	4.02	3.49

表3 孕育期模型参数计算结果

Table 3 Calculation results of incubation time model parameters

模型中的参数	温度/℃
模型中的参数	850	825	800	775	750	725
$D C γ$ ×10^-14/（m²·s^-1）	2.285 2	1.547 9	1.028 8	0.669	0.426 6	0.265
$? G V$ ×10⁷/［J·（mol·m³）^-1］	-0.132	-2.406	-5.873	-10.597	-16.708	-24.459
$V α$ /m³	1.223	1.221	1.220	1.218	1.216	1.215
$a$ /mm	0.327	0.337	0.337	0.337	0.337	0.336
$τ d$ /s	220	30.5	10.5	5.5	4.02	3.49

图7 ln（ln（1/（1-?φ ）））与lnt的关系

Fig.7 Relationship between ln（ln（1/（1-?φ））） and lnt

图8 铁素体相变开始温度的比较

Fig.8 Comparison of ferrite phase transformation starting temperature

图9 铁素体相变体积分数的比较

Fig.9 Comparison of ferrite phase transformation volume fraction

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