Structural evolution and mechanical properties changes in dual-phase steel during continuous annealing process

• Autorzy: Kuziak R. , Radwański K. , Zalecki W. , Mazur A. , Wrożyna A. , Kwiaton N. , Hell J. C. , Collet J. -L.

Warianty tytułu

PL

Zmiany mikrostrukturalne i właściwości mechanicznych stali DP w procesie ciągłego wyżarzania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the results of the investigation aimed at detailed characterisation of the changes occurring in the microstructure of cold rolled DP steel in the continuous annealing/galvanizing process. These changes include static recrystallization of ferrite and transformation of initial ferritic – pearlitic microstructure into ferrite and austenite during heating stage and reverse transformation of austenite into ferrite and next into martensite + bainte during cooling stage of the continuous annealing/galvanizing process. It was found that the static recrystallization of ferrite during heating starts at around 600°C whilst the transformation of ferrite + pearlite to austenite + ferrite starts at around 750°C. The kinetics of phase transformation during cooling depends on the peak temperature of the thermal profile. If this temperature is within two – phase range, no nucleation process is involved in ferrite nucleation and the transformation of austenite into ferrite begins almost instantaneously after start of cooling. On the contrary, nucleation process occurs when the cooling is applied from the temperature of austenite stability. This results in the undercooling of austenite with respect to the Ae3 temperature which depends on the cooling rate. Further transformation of remaining austenite into low temperature transformation products (bainite and martensite) is dependent on the hardenability of particular DP steel and cooling rates applied. However, in real industrial process, cooling conditions should be carefully controlled due to the limitations of galvanizing operation. This imposes limits on the cooling rates, and generally leads to the decomposition of austenite into martensite and bainite mixture instead of martensite alone. The physical simulation of continuous annealing using Gleeble 3800 simulator showed a strong dependence of the microstructure and mechanical properties of DP strips on peak temperature and soaking time as well as on tempering temperature and time.

PL

W artykule przedstawiono wyniki badań ukierunkowanych na scharakteryzowanie zmian zachodzących w strukturze stali DP w procesie ciągłego wyżarzania. Do zmian tych zalicza się statyczna rekrystalizacja ferrytu, przemiana wyjściowej ferrytyczno - perlitycznej struktury do struktury ferrytyczno -austenitycznej podczas nagrzewania i wygrzewania oraz przemianę austenitu w ferryt, a następnie w bainit i martenzyt podczas chłodzenia i galwanizowania. Stwierdzono, że rekrystalizacja statyczna ferrytu podczas nagrzewania rozpoczyna się w temperaturze około 600°C, podczas gdy przemiana ferryt +perlit w ferryt + austenit rozpoczyna się w temperaturze około 750°C. Kinetyka przemian fazowych podczas chłodzenia silnie zależy od maksymalnej temperatury cyklu wyżarzania. W przypadku, gdy temperatura ta mieści się w zakresie dwufazowym, obserwuje się epitaksjalny wzrost ferrytu, bez zarodkowania, na "starym" ferrycie. Przemiana ferrytyczna rozpoczyna się wtedy niemal natychmiast po rozpoczęciu chłodzenia. Z kolei, podczas chłodzenia z zakresu stabilności austenitu, przemiana ferrytyczna zachodzi mechanizmem zarodkowania i wzrostu. Obserwuje się wtedy znaczne obniżenie temperatury początku przemiany ferrytycznej poniżej temperatury Ae3, którego wielkość zależy od hartowności stali i od szybkości chłodzenia. W warunkach przemysłowych, możliwości regulowania struktury stali DP poprzez sterowanie szybkością chłodzenia są ograniczone z uwagi na proces galwanizowania. Przede wszystkim niemożliwe jest stosowanie dużych szybkości chłodzenia, co powoduje, że oprócz martenzytu, struktura stali DP zawiera również bainit. Symulacje fizyczne procesu ciągłego wyżarzania przeprowadzone z wykorzystaniem symulatora Gleeble 3800 pokazały, że właściwości mechaniczne stali DP silnie zależą od maksymalnej temperatury profilu temperaturowego oraz od temperatury i czasu starzenia.

Słowa kluczowe

EN

DP steels; continuous annealing/galvanizing; phase transformations; microstructure; mechanical properties

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2015
• Tom: Vol. 15, No.3
• Strony: 380--393
• Opis fizyczny: Bibliogr. 9 poz., rys.

Twórcy

autor

Kuziak R.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Radwański K.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Zalecki W.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Mazur A.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Wrożyna A.

• Instytut Metalurgii Żelaza, ul. K. Miarki 12-14, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Kwiaton N.

• Salzgitter Mannesmann Forschung GmbH

autor

Hell J. C.

• ArcelorMittal Maizieres Research SA

autor

Collet J. -L.

• Centre de Recharches Metallurgiques

Bibliografia

• Aarnst, M., 2009, Microstructural Quantification of Multi Phase Steels - MICRO-QUANT, RFCS Project No. RFSR-CT-2006-00017.
• Bag, A., Ray, K. K., Dwarakadasa, E.S., 1999, Influence of Martensite Content and Morphology on Tensile and Impact Properties of High-Martensite Dual-Phase Steels, Metallurgical and Materials Transactions A, 30A, 1193-1202.
• Calcagnotto, M., Ponge, D., Adachi, Y., Raabe, D., 2009, Effect of grain refinement on strength and ductility in dual-phase steels, Proceedings of the 2nd International Symposium on Steel Science Strength, Plasticity and Fracture in Steels, Fundamentals and Novel Approaches for New Demands, Kyoto, Japan, 195-198.
• Krebs, B., Hazotte, A., Germain, L., Goune, M., 2010, Quantitative Analysis of Banded Structures in Dual-Phase Steels, Image Anal. Stereol, 29, 85-90.
• Kuziak, R., Kawalla, R., Waengler, S., 2008, Advanced high strength steels for automotive industry, Arch. Civ. Mech. Eng., 8 (2), 103-117.
• Kuziak, R., 2015, Final Report, Property oriented design of hard constituent hardness and morphology in continuously annealed/galvanised DP sheets -VADPSheets, RFCS Project, No. RFSR-CT-2011-00014.
• Radwański, K., 2015, Application of FEG-SEM and EBSD Methods for the Analysis of the Restoration Processes Occurring During Continuous Annealing of Dual-Phase Steel Strips, Steel Research Int., 86(11), 1379-1390, DOI: 10.1002/srin.201400361.
• Radwański, K., A. Wrożyna, A., R. Kuziak, R., 2015, Role of the advanced microstructures characterization in modeling of mechanical properties of AHSS steels, Materials Science Engineering: A, 639, 567-574.
• Radwański, K., Wrożyna, A., Kuziak, R., 2015, Role of the advanced microstructures characterization in modeling of mechanical properties of AHSS steels, Materials Science and Engineering A, 639, 567-574.