X65管线钢板交替与连续控冷工艺的计算与比较

张德丰，陆建生，吕建国，宋 鹏，杜重麟

(1.昆明理工大学材料科学与工程学院，云南昆明650093;2.昆明理工大学应用技术学院，云南昆明650093;3.昆明冶金高等专科学校职业技能处，云南昆明650033)

X65管线钢板常以控制冷却进行轧后热处理，但该工艺因易产生难以完全消除的高值残余应力和翘曲而有待改进［1-2］.精确掌握控冷时钢板的温度、应力、应变的演变是改进该工艺的前提，与X射线等检测技术不同，基于有限元法的数值分析可对控冷时的板温、应力、应变进行连续而完整的分析.目前研究者［3-5］已用有限元理论对该问题进行了有益尝试，但均未全面考虑控冷时的相变潜热、相变膨胀、相变诱导塑性(TRIP)等相变效应而降低模拟研究的可靠性.

本课题组在考虑上述相变效应基础上，拟使用项目合作方奥地利Leoben大学力学所的ABAQUS软件建立X65管线钢板的控冷模型，对交替和连续2种控冷工艺的计算结果进行比较.

1 模型开发

1.1 相变动力学模型

X65管线钢板控冷时，因发生奥氏体-针状铁素体(A-F)相变而诱发相变潜热、相变膨胀和TRIP效应，本研究用该板控冷时的CCT曲线拓展Avrami相变动力学模型［6-7］以描述A-F的相变动力学，即

式中:ξ为新相针状铁素体F的体积分数;n(θ˙)=2.0+0.26［ts(θ)+5］0.60为冷却速率函数;g(θ˙)=

3.5e［1.5ts(θ)］为纠正系数

式中:ξc用于判断相变发生的临界值，取值0.05.

1.2 相变潜热模型

相变潜热可影响X65管线钢板的温度、应力和应变，本研究使用焓差法［7-8］计算相变潜热:

式中:qtr为相变潜热;HA→F为相变焓;ρ为密度，取值

7.84 ×10-9t·mm-3.

1.3 本构模型

由于相变，X65管线钢……