مدل سازی دگرگونی تشکیل آستنیت در منطقه متاثر حرارتی جوش دو فولاد خط لوله X65 و X70

فرآیندهای نوین در مهندسی مواد

مقاله 5، دوره 12، شماره 3 - شماره پیاپی 46، آذر 1397، صفحه 57-70   

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

جعفر احمدی راد¹؛ غلامرضا خلج^{* 2}

¹دانشگاه آزاد اسلامی، واحد ساوه، ساوه، ایران

²دانشگاه آزاد اسلامی واحدساوه

چکیده

در این پژوهش دو فولاد میکروآلیاژی X65 و X70 مورد استفاده در خطوط انتقال نفت و گاز که از فرآیند نورد گرم همراه با سرد کردن سریع تولید شده اند، مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا تحلیل چرخه‌های حرارتی منطقه متاثر حرارتی، بر مبنای شرایط عملی جوشکاری زیرپودری چهار سیمه صورت گرفت. برای شبیه‌سازی چرخه‌های حرارتی منطقه متاثر حرارتی جوشکاری از دستگاه دیلاتومتری استفاده شد. با اعمال چرخه‌های حرارتی گرم و سرد کردن تا دماهای قله 950، 1150 و °C1350، رفتار دگرگونی و ساختار میکروسکوپی مورد مطالعه قرار گرفت. با تحلیل نتایج دیلاتومتری، دیاگرام گرم کردن، رشد دانه آستنیت و سینتیک تشکیل آستنیت بررسی شد. مدل سازی تشکیل آستنیت با استفاده از معادله کلاسیک Johnson-Mehl- Avrami- Kolmogorov (JMAK) صورت گرفت. مشاهده شد که پارامتر n وابستگی زیادی به دما ندارد؛ در حالی که پارامتر k به شدت به دما، مقدار دگرگونی و اندازه دانه آستنیت وابسته است.

کلیدواژه‌ها

فولاد؛ میکروآلیاژ؛ دگرگونی؛ دیلاتومتری؛ آستنیت

مراجع

 

[1]     T. Gladman, “The Physical Metallurgy of Microalloyed Steels”, The Institute of Materials, London, 2002.

 

[2]       ع. ناظم الرعایا و م. فاضل نجف‌آبادی، "بررسی ریزساختار و خواص مکانیکی اتصال فولاد API-X65 به روش جوشکاری هم زن اصطکاکی"، شماره 4، زمستان 1394.

 

[3]     Y. Weng, H. Dong & Gan Y. (editors), “Advanced Steels the Recent Scenario in Steel Science and Technology”, Springer-Verlag, Berlin, 2011.

 

[4]     W. Sha, “Steels: From Materials Science to Structural Engineering”, Springer-Verlag, London, 2013.

 

[5]       ب. یوسفیان، ک. امینی و م. کثیری، "بررسی تاثیر سرعت سرد کردن، دمای پیشگرم و تغییر ترکیب شیمیایی بر روی ریز ساختار و خواص مکانیکی فولاد میکروآلیاژ وانادیوم دار متوسط کربن"، شماره 2، تابستان 1394.

 

[6]     K. Poorhaydari, B. M. Patchett & D. G. Ivey, “Estimation of Cooling Rate in the Welding of Plates with Intermediate Thickness”, Welding Journal, Vol. 84, pp. 149-155, 2005.

 

[7]     D. P. Dunne, “Review: Interaction of precipitation with recrystallisation and phase transformation in low alloy steels”, Materials Science and Technology, Vol. 26, No. 4, pp. 410-420, 2010.

 

[8]     P. R. Rios, “Relationship between non-isothermal transformation curves and isothermal and non-isothermal kinetics”, Acta Materialia, Vol. 53, No. 18, pp. 4893-4901, 2005.

 

[9]     L. M. Fu, H. R. Wang, W. Wang & A. D. Shan, “Austenite grain growth prediction coupling with drag and pinning effects in low carbon Nb microalloyed steels”, Materials Science and Technology, Vol. 27, No. 6, pp. 996-1001, 2011.

 

[10] M. Shome, D. S. Sarma, O. P. Gupta & O. N. Mohanty, “Precipitate dissolution and grain growth in the heat affected zone of HSLA-100 steel”, ISIJ International, Vol. 43, No. 9, pp. 1431-1437, 2003.

 

[11] Y. Q. Zhang, H. Q. Zhang, W. M. Liu & H. Hou, “Effects of Nb on microstructure and continuous cooling transformation of coarse grain heat-affected zone in 610 MPa class high-strength low-alloy structural steels”, Materials Science and Engineering, Vol. 499A, No. 1-2, pp. 182-186, 2009.

 

[12] C. García De Andrés, F. G. Caballero, C. Capdevila & L. F. Álvarez, “Application of dilatometric analysis to the study of solid-solid phase transformations in steels”, Materials Characterization, Vol. 48, No. 1, pp. 101-111, 2002.

 

[13] A. B. Cota, C. A. M. Lacerda, F. L. G. Oliveira, F. A. Machado & F. G. Da Silva Araújo, “Effect of the austenitizing temperature on the kinetics of ferritic grain growth under continuous cooling of a Nb microalloyed steel”, Scripta Materialia, Vol. 51, No. 7, pp. 721-725, 2004.

 

[14] F. L. G. Oliveira, M. S. Andrade & A. B. Cota, “Kinetics of austenite formation during continuous heating in a low carbon steel”, Materials Characterization, Vol. 58, No. 3, pp. 256-261, 2007.

 

[15] K. Banerjee, M. Militzer, M. Perez & X. Wang, “Nonisothermal austenite grain growth kinetics in a microalloyed x80 linepipe steel”, Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, Vol. 41, No. 12, pp. 3161-3172, 2010.

 

[16] M. Maalekian, R. Radis, M. Militzer, A. Moreau & W. J. Poole, “In situ measurement and modelling of austenite grain growth in a Ti/Nb microalloyed steel”, Acta Materialia, Vol. 60, pp. 1015–1026, 2012.

 

[17] S. Malinov, Z. Guo, W. Sha & A. Wilson, “Differential scanning calorimetry study and computer modeling of β ⇒ α phase transformation in a Ti-6Al-4V alloy”, Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, Vol. 32, No. 4, pp. 879-887, 2001.

 

[18] M. Militzer, R. Pandi & E. B. Hawbolt, “Ferrite nucleation and growth during continuous cooling”, Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, Vol. 27, No. 6, pp. 1547-1556, 1996.

 

[19] H. N. Han & S. H. Park, “Model for cooling and phase transformation behaviour of transformation induced plasticity steel on runout table in hot strip mill”, Materials Science and Technology, Vol. 17, No. 6, pp. 721-726, 2001.

 

[20] D. Liu, F. Fazeli & M. Militzer, “Modeling of microstructure evolution during hot strip rolling of dual phase steels”, ISIJ International, Vol. 47, No. 12, pp. 1789-1798, 2007.

 

[21] M. Militzer, E. B. Hawbolt & T. R. Meadowcroft, “Microstructural model for hot strip rolling of high-strength low-alloy steels”, Metallurgical and Materials Transactions A: Physical Metallurgy and Materials Science, Vol. 31, No. 4, pp. 1247-1259, 2000.

 

[22] S. Sarkar & M. Militzer, “Microstructure evolution model for hot strip rolling of Nb-Mo microalloyed complex phase steel”, Materials Science and Technology, Vol. 25, No. 9, pp. 1134-1146, 2009.

 

[23] M. Umemoto, N. Komatsubara & I. Tamura, “Prediction of hardenability effects from isothermal transformation kinetics”, Journal of Heat Treating, Vol. 1, No. 3, pp. 57-64, 1980.

 [24] J. Moon, S. Kim, H. Jeong, J. Lee & C. Lee, “Influence of Nb addition on the particle coarsening and microstructure evolution in a Ti-containing steel weld HAZ”, Materials Science and Engineering, Vol. 454-455A, pp. 648-653, 2007.