When austenite is deformed within the austenite phase field, i.e. above the equilibrium transformation temperature Ae3, it partially transforms dynamically into ferrite. The dynamic transformation (DT) behavior under plate rolling conditions was studied in detail in a high strength low alloy (HSLA) X70 pipeline steel. Torsion tests were carried out at 900 °C for the isothermal simulation and over the temperature range 950-860 °C with 15 degrees of cooling between passes for the continuous cooling simulations. Strains of 0.4 and 0.2 were applied at strain rates of 1.0 s⁻¹ for the first and second simulation regimes, respectively. For all simulations, roughing passes were employed at 1100 °C followed by holding to allow complete recrystallization before being cooled down to the finishing pass temperatures. The deformation temperatures were all above the ortho and para-equilibrium Ae3 temperatures applicable to the material studied here. These were performed in a radiation furnace protected by an argon atmosphere so as to minimize oxidation and decarburization during testing. All the samples were water quenched immediately before and after straining. The microstructures observed by means of optical and scanning electron microscopy indicated the presence of the dynamically formed ferrite. The Widmanstätten ferrite plates of near-identical orientation coalesced into polygonal ferrite grains upon continued straining.

The flow curves and mean flow stresses (MFS`s) calculated by integration of the individual flow curves provided evidence for the occurrence of DT. The stress levels decreased after the second finishing pass in the isothermal experiments and increased less rapidly than expected from the temperature dependence under cooling conditions. This is attributed to the progressive formation of dynamic ferrite and dynamic recrystallization (DRX) during straining. The relatively large increase from the first to the second pass is a result of strain accumulation. The rate at which the MFS decreases from pass to pass decreases as the length of the interpass time increases. This is a consequence of the increased time available for the back transformation of ferrite into austenite. Under continuous cooling conditions, the higher stress levels associated with the longer intervals are again attributed to the increased amount of ferrite that retransforms into austenite.

The double differentiation method was applied to the stress-strain curves in order to calculate the critical strains for the onset of DT and DRX. These were about 0.02 and 0.05, respectively during simulated finishing. The mechanisms operating were confirmed by microscopy techniques and the data permitted estimation of the amounts of ferrite formed after each pass and retransformed during the time between passes. The volume fractions of ferrite and martensite (prior austenite) were determined by optical metallography. The amount of dynamic ferrite formed and retained increased with pass number.

The effect of holding time on the finishing microstructure was also investigated. The results show that more ferrite is produced and retained in the Nb-containing material than in the low C steel. This is due to the presence of Nb which retards the back transformation of ferrite into austenite due to solute drag and pinning effects. A hundred seconds of holding after the last finishing pass is required in order to reduce the amount of retained ferrite. This is to ensure that a large volume fraction of austenite is available for conversion into bainite and other transformation products on controlled cooling. DT also takes place during roughing and the volume fraction of transformed ferrite increases with the cumulative strain. Here, both the critical strain to the onset of dynamic transformation as well as the grain size decrease with pass number. The present studies have implications regarding control of the phase transformations that take place during cooling after rolling. The microstructures that are expected to form are based on having a reasonable quantity of austenite available to undergo transformation. Thus, knowledge of the volume fraction of ferrite produced during rolling should lead to improvements in the cooling/transformation models applicable to plate rolling.

Lorsque l'austénite est déformée dans le domaine de la phase austénitique, c'est-à-dire audessus de la température de transformation à l'équilibre Ae3, elle se transforme de manière dynamique en ferrite. Le comportement de la transformation dynamique (TD) dans les conditions de laminage a été étudié en détail dans un acier oléoduc X70 à haute résistance et faible teneur en éléments d’addition (HSLA). Les essais de torsion ont été réalisés à 900 ° C pour la simulation isotherme et à travers la gamme de température 950-860 ° C avec 15 degrés de refroidissement entre les passes pour les simulations de refroidissement continu. Des déformations de 0,4 et 0,2 ont été appliquées à des vitesses de déformation de 1,0 s⁻¹ pour les premier et deuxième régimes de simulation, respectivement. Pour toutes les simulations, des passes de dégrossissement ont été employées à 1100 ° C, suivies d'un maintien de température pour permettre une recristallisation complète avant d'être refroidies jusqu'à la température de réduction finale. Les températures de déformation étaient toutes supérieures aux températures Ae3 ortho et para-équilibre applicables au matériau étudié ici. Ceux-ci ont été réalisés dans un four à rayonnement protégé par une atmosphère d'argon afin de minimiser l'oxydation et la décarburation lors des essais. Tous les échantillons ont été trempés à l'eau immédiatement avant et après la déformation. Les microstructures observées au moyen de la microscopie optique et à balayage électronique ont indiqué la présence de la ferrite formée dynamiquement. Les plaques de ferrite de forme Widmanstätten coalescent en grains de ferrite polygonaux lors d'une déformation continue.

Les courbes d'écoulement et les contraintes d'écoulement moyennes (CEM) calculées par intégration des courbes d'écoulement individuelles ont fourni des preuves de l'occurrence de TD. Les niveaux de contrainte ont diminué après la deuxième passe de finition dans les expériences isothermes et ont augmenté moins rapidement que prévu de la dépendance de la température dans des conditions de refroidissement. Ceci est attribué à la formation progressive de ferrite dynamique et à la recristallisation dynamique (RD) pendant la déformation. L'augmentation relativement importante de la première à la deuxième passe est le résultat de l'accumulation de la déformation. La vitesse à laquelle le CEM diminue d'un passage à l'autre diminue à mesure que la durée du temps d'interpassage augmente. Ceci est une conséquence de l'augmentation du temps disponible pour la transformation en retour de la ferrite en austénite. Dans des conditions de refroidissement continu, les niveaux de contrainte plus élevés associés aux intervalles plus longs sont de nouveau attribués à la quantité accrue de ferrite qui se retransforme en austénite.

La méthode de double différentiation a été appliquée aux courbes contrainte-déformation afin de calculer les déformation critiques pour l'apparition de TD et RD. Celles-ci étaient d'environ 0,02 et 0,05, respectivement, lors de la finition simulée. Les mécanismes en fonctionnement ont été confirmés par des techniques de microscopie et les données ont permis d'estimer les quantités de ferrite formées après chaque déformation et retransformées pendant le temps écoulé entre les réductions. Les fractions volumiques de ferrite et de martensite (austénite antérieure) ont été déterminées par métallographie optique. La quantité de ferrite dynamique formée et retenue augmente avec le nombre de passes.

L'effet du temps de maintien sur la microstructure de finition a également été étudié. Les résultats montrent que le montant de ferrite produite et retenue dans le matériau contenant du Nb est supérieure au montant dans l'acier à faible teneur en carbone. Ceci est dû à la présence de Nb qui retarde la transformation en retour de la ferrite en austénite en raison des effets de freinage et d'ancrage du soluté. Une centaine de secondes de maintien après la dernière passe de finition est nécessaire afin de réduire la quantité de ferrite retenue. Ceci permet de garantir qu'une fraction volumique importante d'austénite est disponible pour la conversion en bainite et autres produits de transformation sous refroidissement contrôlé. TD se déroule également pendant de dégrossissement et la fraction volumique de la ferrite transformée augmente avec la déformation cumulée. Ici, à la fois la contrainte critique au début de la transformation dynamique ainsi que la taille de grains diminuent avec le nombre de passes. Les études présentes ont des implications en ce qui concerne le contrôle des transformations de phase qui se produisent pendant le refroidissement après laminage. Les microstructures que l'on s'attend à former sont basées sur la disponibilité d'une quantité raisonnable d'austénite à transformer. Ainsi, la connaissance de la fraction volumique de ferrite produite lors du laminage devrait conduire à des améliorations des modèles de refroidissement/transformation applicables au laminage de tôles.