تعیین دماهای بحرانی فولاد دوفازی DP600 با شبیه‌سازی خط واقعی نورد داغ به کمک آزمایش پیچش داغ

مقالات آماده انتشار

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی مواد، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران

2 مجتمع فولاد سبا اصفهان، زرین شهر، اصفهان، ایران

چکیده

مقدمه و اهداف: فولادهای دوفازی، به ویژه فولاد DP600، به دلیل ترکیب منحصربه‌فرد استحکام بالا و شکل‌پذیری خوب، جزء مواد پرکاربرد در صنایع خودروسازی محسوب می‌شوند. درک رفتار تغییر شکل داغ این فولادها، نکته کلیدی در طراحی برنامه نورد داغ به‌منظور تولید ورق‌های فولادی با خواص دلخواه است. با توجه به اهمیت این موضوع، این پژوهش با هدف بررسی رفتار تغییر شکل داغ فولاد دوفازی DP600 و تعیین دماهای بحرانی آن انجام شد.
مواد و روش‌ها: آزمایش پیچش داغ که یکی از کاربردی‌ترین روش‌ها برای شبیه‌سازی خطوط نورد داغ است، در این تحقیق استفاده شده است و دماهای بحرانی (Tnr و Ar3 و Ar1) نوعی فولاد دوفازی با شبیه‌سازی دو برنامه نورد متفاوت (آزمایش میانگین و واقعی) تعیین شد.
یافته‌ها: دماهای توقف تبلور مجدد، شروع استحاله آستنیت به فریت و پایان استحاله فریتی در آزمایش میانگین، به ترتیب 910 و 790 و 760 درجه سانتی گراد اندازه‌گیری شدند. این درحالی است که در آزمایش واقعی دماهای توقف تبلور مجدد، شروع استحاله آستنیت به فریت و پایان استحاله فریتی، به ترتیب 931، 825 و 765 درجه سانتی گراد اندازه‌گیری شد. انجام مطالعات ریزساختاری صحت نتایج حاصل‌شده را تایید کرد.  نتیجه‌گیری: نتایج نشان داد که مقادیر دماهای بحرانی به سبب غیر‌تعادلی بودن در دو آزمایش متفاوت هستند. با این وجود مقادیر تعیین‌شده در آزمایش واقعی که شبیه‌سازی عینی خط نورد است را می‌توان جهت طراحی برنامه نورد بهینه برای تولید فولاد دوفازی با استحکام کششی مطلوب مورد استفاده قرار داد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Determination of Critical Temperatures of Dual-Phase Steel DP600 by Simulating a Real Hot Rolling Schedule Using Hot Torsion Test

نویسندگان [English]

  • Amir Gheysarian 1
  • Ahmad Rezaeian 1
  • Arash Hajipour 2
  • Hamed Saffari 2
1 Department of Materials Engineering, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran
2 Saba Steel Company, Zarinshahr, Isfahan, Iran
چکیده [English]

Introduction and Objectives: Dual-phase steels, particularly DP600, are among the most widely used materials in the automotive industry due to their unique combination of high strength and good formability. Understanding the hot deformation behavior of these steels is crucial for designing optimal hot rolling schedules to produce steel sheets with desired mechanical properties. In this study, an investigation was conducted on the hot deformation behavior of DP600 steel with the aim of determining its critical temperatures.
Materials and Methods: In this research, the hot torsion test, one of the most practical methods for simulating industrial hot rolling conditions, was employed to determine the critical temperatures (Tnr, Ar3, and Ar1) of the dual-phase steel by simulating two different rolling schedules, namely average and actual tests.
Results: In the average test, the no-recrystallization temperature (Tnr), the starting temperature of austenite-to-ferrite transformation (Ar3), and finishing temperature of ferrite transformation (Ar1) were measured to be 910 °C, 790 °C, and 760 °C, respectively. In contrast, in the actual test, these temperatures were found to be 931 °C, 825 °C, and 765 °C, respectively. Microstructural analyses confirmed the reliability of the obtained results.
Conclusion: The results indicated that the values of critical temperatures differ between the two tests due to non-equilibrium conditions. However, the values obtained from the actual test, which closely simulates real rolling conditions, can be effectively used to design an optimal rolling schedule for producing dual-phase steel with the desired tensile strength.

کلیدواژه‌ها [English]

  • DP600 dual-phase steel
  • Hot rolling
  • Hot torsion test
  • Critical temperatures
  • Simulation

مراجع

  1. Mayo U, Isasti N, Hance B, Wang Y, Sharma S, Sun WP, et al. Hot Rolling and Microstructural Optimization Modeling for Enhanced Mechanical Properties of High-Strength Multiphase Steels. In: 3rd Automotive Steel International Conference; 2025 Mar 9–12; Orlando, FL, USA.

https://doi.org/10.33313/200/005

  1. Shaabani A, Jamaati R, Hosseinipour SJ. Designing a novel isotropic high-strength dual-phase steel. J Mater Res Technol. 2025; 35: 5977–96. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.02.203
  2. Ogatsu K, Ogawa T, Chen TT, Sun F, Adachi Y. Dramatic improvement in strength–ductility balance of dual-phase steels by optimizing features of ferrite phase. J Mater Res Technol. 2025;35:289–97. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.01.031
  3. Humphreys FJ, Hatherly M. Recrystallization and related annealing phenomena. elsevier; 2012.
  4. Rashid MS. Dual phase steels. Annu Rev Mater Res. 1981;11(1):245–66. https://doi.org/10.1146/annurev.ms.11.080181.001333
  5. Fonstein N. Dual-phase steels. In: Automotive steels. Elsevier; 2017. p. 169–216.

https://doi.org/10.1016/B978-0-08-100638-2.00007-9

  1. Homsher CN. Determination of the non-recrystallization temperature (TNR) in multiple microalloyed steels. 2013-Mines MSc Theses; 2013.
  2. Calvo J, Collins L, Yue S. Classical controlled rolling of low C steels microalloyed with Ti and Mo. Int J Mater Res. 2014; 105(6): 537–43. https://doi.org/10.3139/146.111062
  3. Minami K, Siciliano Jr F. Mathematical modeling of mean flow stress during the hot strip rolling of Nb steels. ISIJ Int. 1996;36(12):1507–15. https://doi.org/10.2355/isijinternational.36.1507
  4. Maccagno TM, Jonas JJ, Yue S, McCrady BJ, Slobodian R, Deeks D. Determination of Recrystallization Stop Temperature from Rolling Mill Logs and Comparison with Laboratory Simulation Results. ISIJ Int. 1994;34(11):917–22. https://doi.org/10.2355/isijinternational.34.917
  5. Calvo J, Collins L, Yue S. Design of microalloyed steel hot rolling schedules by torsion testing: average schedule vs. real schedule. ISIJ Int. 2010;50(8):1193–9. https://doi.org/10.2355/isijinternational.50.1193
  6. Kaźmierski T, Krawczyk J, Frocisz Ł, Matusiewicz P. A Study of Correlations between Chemical Composition, Hot Rolling Process Pa rameters, Microstructure and Mechanical Properties of Hot Rolled DP600 Steel. Arch Metall Mater. 2025;681–9.
  7. Yu X. Optimisation of the microstructure and mechanical properties of DP800 strip steel. Swansea University (United Kingdom). MSc Theses. 2005.
  8. Chen H, Wang X, Song R, Wang Y, Huo W, Zhang Y, et al. Microstructure, mechanical properties and strengthening mechanism of high strength hot-rolled ferrite-martensite dual phase steel. Mater Charact. 2024; 207:113545.

https://doi.org/10.1016/j.matchar.2023.113545

  1. Khoddam S, Hodgson PD. Post processing of the hot torsion test results using a multi-dimensional modelling approach. Mater Des. 2010;31(5):2578–84. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2009.11.029
  2. Whitley BM, Araujo AL, Speer JG, Findley KO, Matlock DK. Analysis of microstructure in hot torsion simulation. Mater Perform Charact. 2015;4(3):307–21. https://doi.org/10.1520/MPC20150012
  3. Braga FV, Escobar DP, Reis TJÁ, de Oliveira NJL, Andrade MS. Recrystallization of niobium stabilized ferritic stainless steel during hot rolling simulation by torsion tests. J Mater Res Technol. 2016;5(1):92–9. https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2015.07.003
  4. Mousavi Anijdan SH. The effect of cool deformation on the microstructural evolution and flow strength of microalloyed steels. Ph D Thesis. 2011;
  5. Ballard TJ, Speer JG, Findley KO, De Moor E. Double twist torsion testing to determine the non-recrystallization temperature. Sci Rep. 2021;11(1): 1495. https://doi.org/10.1038/s41598-021-81139-1
  6. Rakhsh Khorshid M, Hashemi SH, Monajatizadeh H. The use of hot torsion testing for determination of critical temperatures of API X65 steel. Modares Mech Eng. 2015;14(13):291–6.
  7. Alghamdi F. Mathematical modeling of mean flow stress (MFS) during hot strip rolling for HSLA steels. MSc Theses. 2014.
  8. Dimatteo A, Vannucci M, Colla V. Prediction of mean flow stress during hot strip rolling using genetic algorithms. ISIJ Int. 2014;54(1):171–8. https://doi.org/10.2355/isijinternational.54.171
  9. Collins J, Taylor M, Scarlett AL, Palmiere EJ, Pickering EJ. Prior austenite grain measurement: A direct comparison of EBSD reconstruction, thermal etching and chemical etching. Mater Charact. 2024; 208:113656. https://doi.org/10.1016/j.matchar.2024.113656
  10. Thackray R, Palmiere EJ, Khalid O. Novel etching technique for delineation of prior-austenite grain boundaries in low, medium and high carbon steels. Mater. 2020;13(15):3296. https://doi.org/10.3390/ma13153296
  11. De Andrés CG, Caballero FG, Capdevila C, San Martın D. Revealing austenite grain boundaries by thermal etching: advantages and disadvantages. Mater Charact. 2002;49(2):121–7.

https://doi.org/10.1016/S1044-5803(03)00002-0

  1. Kishore K, Kumar P, Mukhopadhyay G. Microstructure, tensile and fatigue behaviour of resistance spot welded zinc coated dual phase and interstitial free steel. Met Mater Int. 2022;28(4):945–65. https://doi.org/10.1007/s12540-020-00939-8

 

 

 

مواد پیشرفته در مهندسی

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 11 مرداد 1404

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار

تحت نظارت وف ایرانی