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D0I:10.13374/i.issnl001t03.2008.08.004 第30卷第8期 北京科技大学学报 Vol.30 No.8 2008年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2008 FeC一Mn系冷轧双相钢两相区奥氏体化过程模拟 邝 霜12) 康永林12)于浩)齐秀美)刘仁东) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京100083 3)鞍山钢铁集团公司技术中心，鞍山114001 摘要在对双相钢两相区奥氏体化过程进行热力学与动力学分析的基础上，建立了两相区奥氏体化过程的扩散模型，并采 用显式有限体积法对740℃与780℃下的奥氏体化过程进行了数值求解.模拟结果表明：奥氏体长大初期受C元素在奥氏体 中的扩散控制并很快达到亚平衡.该阶段奥氏体长大速度较快，奥氏体长大后期受M元素在铁素体中的扩散控制，该过程 由于M如元素的扩散速率比C元素的扩散速率低几个数量级而持续数千秒.当M元素在两相中的扩散通量相等时，奥氏体 停止长大，M元素继续从铁素体向奥氏体中转移以完成其在两相中的均化， 关键词双相钢：奥氏体化：两相区退火：扩散 分类号TG156.1 Simulation of austenization during intercritical annealing for Fe-C-Mn cold rolling dual phase steel KUANG Shuang2).KANG Yonglin,YU Hao),QI Xiumei).LIU Rendong 1)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing Beijing 100083.China 2)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology.Beijing 100083.China 3)Technology Center.Anshan Iron 8.Steel Group Corporation.Anshan 114001.China ABSTRACI Based on the analysis of thermodynamics and dynamics for austenization during intercritical annealing of a dual phase steel.an austenization model was established and solved by using the explicit finite volume method at two austenite temperatures of 740C and 780C.The simulated results show that the initial stage of austenite growth is controlled by carbon diffusion in austenite and reaches paraequilibrium quickly,and the austenization rate in this stage is very fast.The late stage of austenite growth is con- trolled by manganese diffusion in ferrite.As the diffusion rate of manganese is several orders of magnitude slower than that of carbon, this stage lasts for thousands of seconds.When the diffusion flux of manganese in each phase is equal.austenite stops growing.But manganese continues its transfer from ferrite to austenite in order to achieve its homogenization in each phase. KEY WORDS dual phase steel:austenization:intercritical annealing:diffusion 铁素体马氏体双相钢以其低屈强比、高初始加 的抗拉强度、伸长率以及加工硬化特性等2)，因 工硬化速率、良好强度和延性的配合等优点，已发展 此分析研究两相区奥氏体化过程对双相钢的组织性 成为一种成形性良好的高强度新型冲压用钢，成为 能控制具有重要意义并引起了许多研究者的关 现代汽车用钢的重要组成部分山，高品质C一Mn系 注]，但是他们的研究都是基于实验观察的定性 冷轧双相钢采用先进的连续退火机组生产，其组织 分析，虽然有的学者对FeC二元合金完全奥氏体 演变主要包括冷变形结构的再结晶，两相区部分奥 化过程进行了数值模拟12]，但FeC一Mn系双相 氏体化以及快冷过程中奥氏体向马氏体的转变，双 钢的两相区退火不仅不同于完全奥氏体化，而且也 相区奥氏体化过程直接决定着马氏体的形貌、体积不是简单的碳扩散控制过程，本文采用物理热模拟 分数以及马氏体中碳含量，从而最终影响到双相钢 结合热力学动力学分析，对两个不同温度下冷轧双 收稿日期：2007-07-01修回日期：2007-09-10 作者简介：邝霜(1981一)，男，博士研究生：康永林(1954一)，男，教授，博士生导师，Emal:kangylin@mater,stb-ed:cnFe－C－Mn 系冷轧双相钢两相区奥氏体化过程模拟 邝 霜12） 康永林12） 于 浩1） 齐秀美1） 刘仁东3） 1） 北京科技大学材料科学与工程学院北京100083 2） 北京科技大学新金属材料国家重点实验室北京100083 3） 鞍山钢铁集团公司技术中心鞍山114001 摘 要 在对双相钢两相区奥氏体化过程进行热力学与动力学分析的基础上建立了两相区奥氏体化过程的扩散模型并采 用显式有限体积法对740℃与780℃下的奥氏体化过程进行了数值求解．模拟结果表明：奥氏体长大初期受 C 元素在奥氏体 中的扩散控制并很快达到亚平衡．该阶段奥氏体长大速度较快．奥氏体长大后期受 Mn 元素在铁素体中的扩散控制．该过程 由于 Mn 元素的扩散速率比 C 元素的扩散速率低几个数量级而持续数千秒．当 Mn 元素在两相中的扩散通量相等时奥氏体 停止长大Mn 元素继续从铁素体向奥氏体中转移以完成其在两相中的均化． 关键词 双相钢；奥氏体化；两相区退火；扩散 分类号 TG156∙1 Simulation of austenization during intercritical annealing for Fe-C-Mn cold rolling dual phase steel KUA NG Shuang 12）KA NG Yonglin 12）Y U Hao 1）QI Xiumei 1）LIU Rendong 3） 1） School of Materials Science and EngineeringUniversity of Science and Technology BeijingBeijing100083China 2） State Key Laboratory for Advanced Metals and MaterialsUniversity of Science and TechnologyBeijing100083China 3） Technology CenterAnshan Iron ＆ Steel Group CorporationAnshan114001China ABSTRACT Based on the analysis of thermodynamics and dynamics for austenization during intercritical annealing of a dual phase steelan austenization model was established and solved by using the explicit finite volume method at two austenite temperatures of 740℃ and780℃．T he simulated results show that the initial stage of austenite growth is controlled by carbon diffusion in austenite and reaches paraequilibrium quicklyand the austenization rate in this stage is very fast．T he late stage of austenite growth is controlled by manganese diffusion in ferrite．As the diffusion rate of manganese is several orders of magnitude slower than that of carbon this stage lasts for thousands of seconds．When the diffusion flux of manganese in each phase is equalaustenite stops growing．But manganese continues its transfer from ferrite to austenite in order to achieve its homogenization in each phase． KEY WORDS dual phase steel；austenization；intercritical annealing；diffusion 收稿日期：2007-07-01 修回日期：2007-09-10 作者简介：邝 霜（1981—）男博士研究生；康永林（1954—）男教授博士生导师E-mail：kangylin＠mater．ustb．edu．cn 铁素体马氏体双相钢以其低屈强比、高初始加 工硬化速率、良好强度和延性的配合等优点已发展 成为一种成形性良好的高强度新型冲压用钢成为 现代汽车用钢的重要组成部分［1］．高品质 C—Mn 系 冷轧双相钢采用先进的连续退火机组生产其组织 演变主要包括冷变形结构的再结晶两相区部分奥 氏体化以及快冷过程中奥氏体向马氏体的转变．双 相区奥氏体化过程直接决定着马氏体的形貌、体积 分数以及马氏体中碳含量从而最终影响到双相钢 的抗拉强度、伸长率以及加工硬化特性等［2—7］．因 此分析研究两相区奥氏体化过程对双相钢的组织性 能控制具有重要意义并引起了许多研究者的关 注［8—11］但是他们的研究都是基于实验观察的定性 分析．虽然有的学者对 Fe—C 二元合金完全奥氏体 化过程进行了数值模拟［12—14］但 Fe—C—Mn 系双相 钢的两相区退火不仅不同于完全奥氏体化而且也 不是简单的碳扩散控制过程．本文采用物理热模拟 结合热力学动力学分析对两个不同温度下冷轧双 第30卷 第8期 2008年 8月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．8 Aug．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．08．004