一种基于超快冷系统的Q235钢组织性能预报方法

摘要

本发明提供一种基于超快冷系统的Q235钢组织性能预报方法，建立UFC-F冷却路径控制平台，在单独使用超快冷、单独使用层流冷却、超快冷+层流冷却连用的分类条件下，通过确定对应的化学成分范围、确定冷却速度层别，建立钢种CCT曲线，进行不同冷却路径下Q235钢的组织性能分析和冷却路径控制，预测出Q235钢的组织和性能。本发明预测结果准确，模型预测偏差15%以内，可实现大范围的组织调控能力，为低屈强比、低温韧性的新品种钢开发提供技术指导，实现用同一成分实现柔性化生产技术，通过工业试制，可以使用Q235系列钢种生产Q345系列钢板。

主权项

一种基于超快冷系统的Q235钢组织性能预报方法，其特征在于，建立超快冷系统‑铁素体控制UFC‑F冷却路径控制平台，在单独使用超快冷、单独使用层流冷却、超快冷+层流冷却连用的分类条件下，利用钢种CCT曲线，预测Q235钢的组织和性能；其具体方法为：确定对应的化学成分范围计算用Q235钢化学成分wt％为：C 0.15％，Si 0.17％，Mn 0.45％，S0.004％，P0.015％，Cr 0.2％，Ni 0.2％，Cu 0.2％；确定冷却速度层别根据超快冷和层流冷却能力，将超快冷和层流冷却的冷却速度范围按钢坯厚度对应划分成6个层别，具体为：钢坯厚度mm102025304050最大超快冷冷速℃/s1206040322520最大层流冷却冷速℃/s703525201511最小冷却速度℃/s976.5654建立动态CCT曲线将热模拟试样以10℃/s加热速度加热至奥氏体化温度1200℃，保温5min，然后以1℃/s的冷却速度降温至1050℃和900℃，进行压缩变形，随后按0.2～50℃/s冷却速度冷至室温，获得Q235钢动态CCT曲线，通过该曲线清晰了解F、P、B相区以及马氏体相变开始点，以及影响C曲线的主要因素；不同冷却路径下Q235钢的组织性能分析(1)、相变组织分析：在连续冷却过程中，各连续冷却的每一温度下均分别有短暂的孕育期，当冷却到某一温度时，由于这些短暂孕育期的积累效果才完成孕育而达到成核；将连续冷却相变处理成微小等温相变之和，当满足下式时，达到连续冷却相变开始温度；$\underset{i}{\overset{\infty }{\Sigma }}\frac{\Delta t_i}{{\tau }_i}=1$其中，τ_i为不同温度下的相变孕育期；Δt_i为微小时间步长；采用Avrami等温转变动力学方程进行计算，其表达式为：X＝1‑exp(‑btⁿ)X是组织转变份数，b和n是与转变方式有关的参数；结合CCT曲线，Avrami方程中的相变动力学参数为：相nlnbF0.99bF＝a*(T‑685)*(T‑685)‑aaP1.13bP＝b*(T‑675)*(T‑675)‑bbB0.85752bB＝c*(T‑520)*(T‑520)‑cc(2)、性能分析：a、铁素体晶粒尺寸的确定：其模型为：其中，是变形量；b、组织性能分析：力学性能主要考虑抗拉强度σ_b、屈服强度σ_s和延伸率δ，并以H_F、V_F，H_P、V_P，H_B、V_B和为变量，采用混合法则进行计算：$\left.\begin{array}{c}{\sigma }_b=48.3+80.7H_F{V}_F+128.6H_P{V}_P+68.95H_B{V}_B+19.8d_F^{-1/2}\\ {\sigma }_S=4.3+112·H_F{V}_F+101.2·H_P{V}_P+75.9·H_B{V}_B+11.75·d_F^{-1/2}\\ \delta =0.742-5.77\times {10}^{-4}·H_F{V}_F+1.136\times {10}^{-3}·H_P{V}_P\\ -4.866\times {10}^{-3}·H_B{H}_B-1.120\times {10}^{-2}·d_F^{-1/2}\end{array}\right\}$冷却路径控制与性能预测a、UFC控制路径：结合CCT曲线，超快冷系统即UFC条件下生产UFC‑F钢的冷却速度范围确定在15‑35℃/s，对应的终冷温度在730～650℃之间，随后空冷；组织为铁素体和珠光体；UFC控制路径参数、珠光体含量、晶粒尺寸及力学性能为：b、LC控制路径：结合CCT曲线和层流冷却区的冷却能力，在层流冷却系统即LC条件下生产F钢冷却速度范围确定在7～35℃/s，对应的终冷温度在F相区，分别在650～765℃和620～650℃，组织为F+P；LC控制路径参数、珠光体含量、晶粒尺寸及力学性能为：c、UFC+LC控制路径：UFC+LC生产UFC‑F钢，采用超快冷工艺将钢板冷却到动态相变点，随后采用层流冷却至终冷温度；结合CCT曲线，UFC冷却速度范围为15～35℃/s，对应的返红温度为730～640℃；层流冷却的冷却速度范围为7～15℃/s，对应的返红温度为＞600℃；UFC+LC控制路径参数、珠光体含量、晶粒尺寸及力学性能为：