模型回歸船板合金鋁管的安裝

            對船板合金鋁管的產(chǎn)量、性能和質(zhì)量的要求越來越高。合金鋁管鐵企業(yè)要提供更多高強(qiáng)度、高精度、具有良好低溫沖擊韌性和焊接性能的船合金鋁管板［１－２］，隨著中國造船業(yè)的迅速發(fā)展。這就要求在船板合金鋁管生產(chǎn)過程中，要采用控軋控冷工藝，特別是軋后控制冷卻工藝。為了制定合理的工藝，必須非常清楚合金鋁管的相變規(guī)律。線性能預(yù)報系統(tǒng)的準(zhǔn)確性很大程度取決于相變動力學(xué)模型，這就需要合理的模型來描述該合金鋁管的相變動力學(xué)行為，而國內(nèi)在相變模型方面的研究比較少。中厚板在層流冷卻過程中最主要的相變就是鐵素體和珠光體相變，這種轉(zhuǎn)變主要是形核和長大

Ａａｒｏｎｓｏｎ等對沒有合金鋁管殘余應(yīng)變的奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體的形核機(jī)制進(jìn)行了研究，并認(rèn)為鐵素體在奧氏體邊界處形核。ＵＢＣ的Ｍｉｌｉｔｚｅｒ從１９９０年開始也用一系列的模型來描述相變行為［７］。Ｌｅｅ等［８－９］采用多元回歸的方法回歸了Ａｖｒａｍｉ方程中的參數(shù)，并且認(rèn)為ｌｎｋ及ｎ是合金鋁管中化學(xué)元素及碳含量的函數(shù)。筆者不僅對ＣＣＳＥ船板合金鋁管的連續(xù)轉(zhuǎn)變曲線（ＣＣＴ）進(jìn)行了測定，還對試驗合金鋁管的連續(xù)轉(zhuǎn)變動力學(xué)行為（奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)殍F素體和珠光體）進(jìn)行了回歸擬合分析，對制定合理的控軋控冷工藝提供了依據(jù)，也為性能預(yù)報提供了合理的相變動力學(xué)模型。１．１試驗材料試驗材料為某合金鋁管廠生產(chǎn)的軋態(tài)ＣＣＳＥ船板合金鋁管，

 質(zhì)量分?jǐn)?shù)，％）１．２試樣制備將試驗合金鋁管板在機(jī)加工車間進(jìn)行加工，得到如圖１所示熱膨脹試驗要求的尺寸規(guī)格。１．３試驗方法將加工好的試樣在日本株式會社Ｆｏｒｍａｓｔｅｒ熱膨脹儀上試驗。試驗時以１０℃／ｓ的加熱速度加熱至１０５０℃的奧氏體化溫度，并在此溫度保溫５ｍｉｎ以充分奧氏體化。然后，分別以０．０３、０．０６、０．１４０．２８、０．８３、１．６６、４．１５、８．３、１６．６和４１．５℃／ｓ的冷卻速度冷卻至室溫。不同冷卻速度冷卻后的試樣沿焊接點(diǎn)附近橫向切開，進(jìn)行拋光，用濃度約４％的硝酸酒精溶液進(jìn)行侵蝕，并在微鏡下觀察金相組織最后，用維氏硬度計在５Ｎ的載荷下測量每個冷速下試樣的硬度，每個試樣測量５組，取平均值。試驗結(jié)果及分析根據(jù)溫度－膨脹量曲線可以確定該船板合金鋁管的Ａｃ１、Ａｃ３溫度和各冷卻速率下的相變開始和結(jié)束溫度，進(jìn)而結(jié)合金相組織和試樣硬度確定ＣＣＴ曲線圖２為ＣＣＳＥ船板合金鋁管的靜態(tài)ＣＣＴ曲線。ＣＣＳＥ船板合金鋁管靜態(tài)ＣＣＴ試驗冷卻后的室溫金相組織如圖３所示。由圖可知，當(dāng)冷速為０．０３和０．０６℃／ｓ時，金相組織為多邊形鐵素體和少量分布在多邊形鐵素體晶界上的珠光體；當(dāng)冷速為０．１４℃／ｓ時，組織主要是多邊形鐵素體和分布于鐵素體晶界處的珠光體，但此時組織中已經(jīng)出現(xiàn)了很少量的貝氏體組織；冷速分別為０．２８、０．８３和１．６６℃／ｓ時，組織為鐵素體、珠光體和貝氏體，只是隨著冷速的增加，貝氏體組織越來越多，冷速為１．６６℃／ｓ時，貝氏體已經(jīng)相當(dāng)多；冷速為４．１５和８．３℃／ｓ時，組織主要為貝氏體和少量多邊形鐵素體和珠光體；從冷速１６．６℃／ｓ開始，已經(jīng)看不到鐵素體和珠光體，基本上是貝氏體和少量馬氏體，從硬度上也能證實組織為馬氏體和貝氏體的混合組織，難以區(qū)分；冷速為４１．５℃／ｓ時，全部為馬氏體組織，硬度很高。原始組織為多邊形鐵素體和珠光體，組織均勻，由于是軋態(tài)試樣，可以看見明顯帶狀組織，晶粒拉長。從金相照片中也可以看出隨著冷速的增加，所得到組織晶粒尺寸逐漸減小。模型回歸相變點(diǎn)的回歸模型對于連續(xù)冷卻轉(zhuǎn)變中相變開始溫度和相變結(jié)束溫度的計算，參考Ｈａｗｂｏｌｔ［１０］和ＡＫｕｍａｒ［１１］相變開始溫度的研究方法，建立如式（１）相變點(diǎn)模型。利用Ｇａｕｓｓ－Ｎｅｗｔｏｎ非線性回歸方法得到回歸系數(shù)ａ和ｂ，即可得到相變點(diǎn)與冷速之間的回歸模型方程。式中ｗＣ為合金鋁管中碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)；ｗＭｎ為合金鋁管中錳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。根據(jù)試驗合金鋁管的化學(xué)成分含量，計算得到ＴＡｅ３＝８４４．９℃，對試驗結(jié)果進(jìn)行回歸計算，得到相變點(diǎn)與冷速之間的關(guān)系模型如式（３）回歸模型預(yù)測值與相變點(diǎn)真實值的對比如圖４所示。從回歸曲線中可以看出，此回歸模型基本上能反映出相變開始和結(jié)束溫度與冷速之間的關(guān)系，回歸曲線與試驗溫度值走向和趨勢基本一致，試驗值與回歸值之間的吻合較好。