热轧带钢奥氏体静态再结晶模型的研究
轧制状态下钢板的奥氏体动态相变
轧制状态下钢板的奥氏体动态相变Dynamic Transformation of AusteniteUnder Plate Rolling ConditionsSamuel F.Rodragues 等(加拿大麦吉尔大学）关键词动态相变钢板轧制等温条件1前言钢的热轧通常在奥氏体相场内完成。
先 前的研究显示，轧制引发奥氏体相变，且在奥 氏体相场内可随处形成铁素体，这被称为动 态相变（D T)，有些作者已对此进行了描述。
自20世纪80年代以来，Y ad a及其同事们一 直在研究这一现象并得到了广泛的关注。
他 们在其发表的论文中描述了一些压缩试验以 及变形后在Ae3以上温度（具有不同的保温时间）下带钢恒温轧制的模拟结果。
结果显 示，在所有情况下都产生了细小的铁素体晶粒。
他们断定，铁素体分数随应变而增加，并 随温度以及最终道次后的保温时间而减小。
之后，为展示动态相变的直接证据，采用原位 X射线衍射实时记录变形期间形成的相。
进 一步变形时，（11〇)m衍射图形强度的增加证明铁素体于应变期间形成。
在B asab e等的论文中，扭转试验于0.036% N b微合金化钢上进行，通过动态相 变，研究应变、应变率和温度对铁素体形成的 影响。
结论是动态正相变的临界应变为0.5, 铁素体的体积分数随应变而增加，但很少随 应变率而产生变化。
该研究最令人关注的结 果就是添加N b会在极大程度上阻碍动态逆 相变（与普碳钢的特性相比）。
他们认为这一 现象源于位错钉扎，这种位错钉扎是由碳氮化铌析出以及溶液中的N b造成溶质拖拽而 引起。
在带钢轧制，或许还有钢板和炉卷轧机轧制期间，后一种因素会因减缓动态逆相变而在整个工艺中起到重要作用。
2013年，Ghosh等指出动态相变不只限于Ae3附近的温度。
他们解释了 Ae3以上 13(T C时动态相变铁素体形成的原因。
当钢 承受较大的应变时，位错的非均勻分布导致局部驱动力高达197J/m ol，由此排除了动态 相变的上述温度限制。
静态再结晶-1
3.静态再结晶动力学及晶粒尺寸
微合金钢在变形后的退火过程中发生静态 再结晶，静态再结晶的速度和晶粒尺寸受预应 变ε、变形条件 z 值和原始奥氏体晶粒尺寸 的影响。在ε<εc的情况下，㏑t0.5 与㏑ε、 ㏑drex与㏑ε存在线性关系，预应变量越小， 材料储存能越多，静态再结晶越快，晶粒尺寸 也越细小。当应变量超过εc后，静态再结晶 速度和晶粒尺寸对预应变的依赖关系有所减弱， 当变形进入稳定流变状态时，材料储存的能量 不随预应变发生变化，因此 t0.5和drex也不随 预应变发生变化。
t 0.5 = Aε d z exp(Q / RT )
−n p −q 0 − n1
d rex = A1ε
d z
p1 0
− q1
式中A 式中A、A1、n、n1、p、p1、q、q1为常数，Q为静态 为常数，Q 再结晶激活能。文献求的 0.37% C、0.026% Ti钢 C、 Ti钢 的 p1 =0.48 、q1=0.16，对于一些低合金钢 =0.16，对于一些低合金钢 q1=0.13、p1=0.67、n1=0.67、n=4、p=2。 =0.13、 =0.67、 =0.67、n=4、p=2。
静态再结晶
1. 静态再结晶行为
在七十年代，人们对静态再结晶已进行了许多研究， 在七十年代，人们对静态再结晶已进行了许多研究，田 中用冻结热轧后的奥氏体组织直接观察的方法； 中用冻结热轧后的奥氏体组织直接观察的方法；弄清下列几 点： 在现象方面，根据温度、 （1）在现象方面，根据温度、变形量可化分为完全再结 部分再结晶、未再结晶区。 晶、部分再结晶、未再结晶区。 静态再结晶所需要的临界变形量与温度、 （2）静态再结晶所需要的临界变形量与温度、初始晶粒 尺寸有关系，温度越低，晶粒越粗，所需要的变形量越大。 尺寸有关系，温度越低，晶粒越粗，所需要的变形量越大。 多道次轧制时， （3）多道次轧制时，即使每道次变形达不到再结晶的临 界变形量，但由于形变积累的效果也能产生再结晶。 界变形量，但由于形变积累的效果也能产生再结晶。 虽然再结晶是在加工后极短的时间内开始的， （4）虽然再结晶是在加工后极短的时间内开始的，可是 进行的速度和温度有很强的依赖关系。 进行的速度和温度有很强的依赖关系。 压下量越大，初始晶粒直径越小， （5）压下量越大，初始晶粒直径越小，奥氏体再结晶晶 粒直径越细小。 粒直径越细小。 加入微量的Nb 明显的抑制再结晶。 Nb， （6）加入微量的Nb，明显的抑制再结晶。
IF钢热变形铁素体的静态再结晶行为
响， 并且得 到 Ｉ 的铁 素体 静 态再 结 晶激 活 能为 Ｑ 。 １ｋ／ ｏ ， 立 了静 态再 结 晶动 力 学 Ｆ钢 ＝ｌ５ Ｊ ｍ ｌ建
数 学模 型 。 中图分类 号 ：Ｇ ３ ５ ５ 文 献标识 码 ： Ｔ ３ ． Ａ
０ 引言
超 薄规 格 （＜１２ ｍ） ．ｍ 的热轧 钢板 在 建筑 、 汽车 等 行业 得 到 了大 量 的 应 用 ， 是 用 常 规 的热 轧 工 艺在 奥 但
氏体温 区很难轧出超薄钢板 。铁素体 区轧制或称相变控制热轧（ ｒ ｓ ｒ ａｏ ｎ ｏｅ ｌ ｇ 正逐渐被用 Ｔａ ｆ ｍ ｔｎｃ ￣Ｈ ｄ ｏ ｉ ） ｎｏ ｉ ｏ ｒｌ ｎ 来生产超薄钢板以替代传统的冷轧退火工艺。在铁素体 区热轧不仅在工艺上可行 ， 而且在后续 的冷轧及退 火过程 ， 表现为强烈的｛１ ｝＜ ｌ ） １１ ，１Ｏ 织构 ， 使其具有 良好的深 冲性能。但是 由于钢在高温铁素体区变形后 ， 在 晶粒 内部存 在 形变储 存 能 ， 随后 的保 温过 程会 发生 回复 和再 结 晶。Ｉ 在 轧 制过 程 中的道 次 间歇 时 间 经 Ｆ钢 内会有 软化 现象 ， 这对 于控 制轧 制和 产 品的最 终性 能有 重要影 响 。
维普资讯
第２ ９卷
第 ３期
河 北 理 工 大 学 学 报 （自然 科 学 版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｂ ｉ ｏｙｅｈ ｉ Ｕｎｖ ｒｉ （ ａ ｒ ｃｅ ｃ ｄｔ ｎ ｏ ｒ ａ ｅ Ｐ ｌｔｃ ｎｃ ｉｅｓ ｙ Ｎ ｔ ａ Ｓ ｉ ｅＥ ｉｏ ） ｏ Ｈｅ ｔ ｕｌ ｎ ｉ
（ 、０ ５ 、０ 、５ ｓ 进 行第 二次 压缩 ， 形量 为 ３ ％ ， １２ 、０ １０ １０ ） 变 ０ 变形 速 率 为 ５ ～。 根据 以上 变 形 制度 ， 行 实验 ， ｓ 进 并 记 录两 次变 形过 程 的应 力一 应变 曲线 。
8。奥氏体区控制轧制
三．轧制条件对力学性能的影响
见图6-18、6-19
ε↑——Tc↓，韧性↑ ——σs↑，σb↑ 性能不利
板坯加热温度越低，韧性越高 σs／σb ↑，屈强比↑，对冲压
图6-20示出拉伸性能与终轧温度的关系 T终℃↑——σs↓，σb↓ 因为终轧温度高，产生的形变带少，晶粒粗大，所以T终℃不 易太高
8.3 奥氏体区控制轧制的实践 钢种：0.14%C-1.27%Mn-0.34%Si 轧制工艺如图6-28所示
密度无影响 ④晶粒越细，形变带越均匀
二．轧制条件对铁素体晶粒的影响 铁素体晶粒大小与有效晶间表面积相关 晶界总面积和形变带——有效晶间表面积 以S(mm2/mm3)表示 影响 S 的因素主要是：奥氏体晶粒大小和压下量 见图6-16
由图可见： 奥氏体越细、ε↑， S越大 S↑，α细化 见图6-17
S一定时，在低于再结晶温度下增加变形量能更有效地细化晶粒 ε↑，α细化
四．控轧工艺对再结晶参数的影响
１．对γ晶粒度的影响
动态再结晶晶粒直径 d-1 ∝ logZ Z↑，d↓
主要取决于轧制温度，原始晶粒度影响不大
静态再结晶晶粒直径
原始晶粒度越细，再结晶后的晶粒越细
1
压下量越大，再结晶后的晶粒越细 见图6-13
1
２．对再结晶速度的影响 主要取决于温度 T↑，t↓ 见图6-10、6-11
奥氏体再结晶区轧制 奥氏体未再结晶区轧制
随终轧温度下降，铁素体晶粒细化 晶粒大小是决定钢材强度的重要因素
３．对临界变形量的影响
T↓，εc↑ 初始晶粒越细，εc↓ 见图6-12 可见降低加热温度使初始晶粒度细化很重要
8.2 Ⅱ型轧制时组织和性能的变化 Ⅱ型，未再结晶，γ晶粒伸长，晶内产生形变带，α晶粒在 此形变带上形核 。
2、钢的奥氏体形变与再结晶
图 (a)、(b)、(c)和(d)中实测的静
0.312、0.325和0.515。由图上还 可以看出，静态再结晶初期，形 核主要发生于晶界上，随着再结
(a)
态再结晶分数(XSRX)分别为0.208、
(b)
晶过程的进行，晶内变形带处也
开始形核，这是由于这些位置形 在静态再结晶初期和前期，再结 晶晶粒的分布明显呈现出不均匀 和局部化的特征，说明再结晶的 形核并不满足位置饱和 。
' y
σy：奥氏体的屈服应力
σ1：达到变形量ε1的应力 σy’：变形后保温一定时间后 再次发生塑性变形时的应力
当x=1 时表示加工硬化完全消除； 当x=0 时表示奥氏体没有任何软化； 当x=0~1时表示发生了不同程度的回复和再结晶。
热变形后的静态软化
热加工过程中所形成的不稳定组织， 在热加工的间隙时间里或加工后的缓冷 过程中将继续发生静态软化。以右图所 示0.68％C钢，780℃对应不同应变值变 形后保温不同时间的软化规律如下： (a)当变形量远小于静态再结晶的临界 变形量时，加工硬化组织不能完全 消除软化过程为：静态回复 (b)当变形量大于静态而小于动态再结 晶的临界变形量时，软化过程为： 静态回复＋静态再结晶 (c)当变形量刚超过动态再结晶的临界 变形量时，软化过程为：静态回复 ＋亚动态再结晶＋静态再结晶 (d)当变形量达到动态再结晶稳定阶段 的变形量时，软化过程为：静态回 复＋亚动态再结晶
静态再结晶组织演变，N3钢，950℃变形 (a) 10s (XSRX=0.208)，(b) 20s (XSRX=0.312)，(c) 100s (XSRX=0.325)，(d) 400s (XSRX=0.515)
左图所示为N3钢于950℃变 形后分别保温至10s、20s、100s 及400s的奥氏体的显微组织。上
20MnSi钢静态再结晶模型及其在棒材热连轧中的应用
文章编号:1007-2829(2000)04-0023-000620M nSi 钢静态再结晶模型及其在棒材热连轧中的应用张国滨1,张贵杰1,武学泽2(1.河北理工学院冶金系,河北唐山063009;2.唐山钢铁公司,河北唐山063000)关键词:20MnSi ;棒材热连轧;再结晶模型摘 要:开发出20M nSi 钢的静态再结晶数学模型,与实测相比该模型不但具有较高的精度,而且与棒材热连轧时变形奥氏体的再结晶规律符合得较好;本文阐述了该模型在控制轧后铁素体的晶粒大小及轧制力能参数预报等方面在生产实际中的成功运用。
中图分类号:T G 145 文献标识码:A0 引言为提高热轧钢材的性能,近年来组织性能的控制与预报课题得到广泛关注并取得一定进展。
它可针对某一钢种的化学成份和拟执行的生产工艺规程,将轧后产品的组织性能在轧前就预报出来,改变钢的成份或生产条件,便可得到不同的组织性能,如此便可在“无投入”的情况下迅速得到一个满足用户要求的最佳的轧制工艺规程。
目前国外有不少厂家已将其作为新产品开发及产品组织性能控制的手段,取得了巨大的经济效益。
为达此目的,需对变形过程中金属内部产生的物理冶金变化进行定量化的计算机模拟,其中奥氏体的静态再结晶是金属变形时内部产生的最重要的组织变化之一,也是对钢材的轧后性能产生重大影响的因素。
但有关静态再结晶行为的计算模型,不同的研究者给出的计算结果差别很大,基本上都是在遵循理论规律的前提下,针对某一(或某一类)钢种,通过实验室实验得到的经验或半经验模型,真正能直接用于现场实践者极少,用于棒材热连轧生产的再结晶模型还没有。
本文针对唐钢棒材厂的生产实际,对当前具有代表性的静态再结晶模型进行了分析,借助20MnSi 钢静态再结晶的实测结果,得到了符合棒材热连轧生产实际的再结晶模型;又根据再结晶软化对变形抗力的影响,对模型的正确性和可靠性进行了论证,并阐述了该模型在组织性能控制及轧制力能参数预报等方面的应用。
SWRH82B钢热变形奥氏体动态再结晶规律及模型研究
２ 实验 结果与 分析
图１ 所示 为 ８Ｂ钢在不 同变形温度下的真应力一 ２ 真应变曲线．
佃… 一 ＿ ＿ … 一ｌ Ｉ ； ｌ ■＿谳■ ｌ 黟 …… … 一 …
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Ｓ Ｈ２ ＷＲ ８ Ｂ为研 究对象 ， 通过研究变形速率 、 变形温度等形变参 数对该钢热变形奥 氏体 晶粒特 征的影响 ， 了解其动态再结 晶规律 ， 为制定合理的控轧控冷工艺 ， 生产 出综合性能优 良的 Ｓ Ｈ８Ｂ提供依据“ ＷＲ ２ ．
１ Байду номын сангаас验材 料及 方法
１ 试 样 的 准备 ． １
Ｃ Ｅ ｕ—ｅ’ Ｕ Ｂ ｎ ｊｎＷｕａｇｒｅ Ｈ Ｎ Ｒ ｉｆ ，Ｘ ｅ －ｕ ’ ｌｎｅ ｌ ｉ ， ｉ （．ｏ ｅｅｏ ｔｒｌ ａｄ Ｍｅ ｌ ｒ ，Ｇ ｉ ｏ ｎ ｅｓｙ Ｇ ｉ ｎ ５０ ３ ｈｎ； ． ｏ ｅｅｏ ｈｍ ｓｙａｄ １ ｌ ｇ ｆＭａ ｉ ｓ ｎ ｔｌ ｇ ｕｚ ｕ Ｕ ｉ ｒｔ， ｕ ａｇ５ ００ ， ｉａ ２ Ｃ ｌ ｇ ｆＣ ｅ ｉｒ ｎ Ｃｌ ｅａ ａｕ ｙ ｈ ｖ ｉ ｙ Ｃ ｌ ｔ Ｃ ｅ ｃ ｎｉｅｒ ｇＩｎｒＭ ｎ ｏａ Ｕ ｉｅｓｙｆ ａ ｏａ ｔ ｓ ｏｇ ａ ２０ ３Ｃ ｉ ） ｈｍｉ Ｅ ｇ ｅｉ ， ｅ ｏ ｇｌ ｎｖｒｔ ｏ Ｎ ｔ ｎｌｉ ，Ｔ ｎｌ ｏ０ ８ ，ｈｎ ｌ ａ ｎ ｎ ｎ ｉ ｉ ｒ ｉ ｉｅ ｉ ４ ａ
作者简介 ： 飞（９ ３ ）男 ， 陈瑞 １８ 一 ， 辽宁省沈阳市人， 在读硕士研究生 ， 主要从事钢铁冶金方 面的研究
５０ ０
内 蒙
古
民
IF钢热变形铁素体的静态再结晶行为研究
冷 却到 变形 温 度 （ ５ 、７ ０ ） ８ ０ ５ ℃ ，保 温 ６ ｓ 进 行 ０后 第一 次 压 缩 ，变 形 量 为 ３ ％ ，变 形 速 率引言
这 对于 控制 轧制 和产 品的最 终性 能有 重 要影 响 。
２ 试 验 方 案
近年 来 超 薄 热 轧 钢 板 （＜１２ ． ｍｍ） 在 建 筑 、 汽车 和饮料 等行 业得 到 了广泛 应用 。但 是 ，用 常规
试验 用 Ｉ Ｆ钢 的化 学 成 分 见 表 １ 。在 Ｇ ｅｂ一 ｌｅ
ｖ ｒｉ ｆＳ ｉｎ ｅ ａ ｄＥｎ ｉｅ ｒ ｇ，Ｔ ｎ ｓ ａ ｅｓｙ ｏ ｃｅ ｃ ｎ ｇｎ ｅｉ ｔ ｎ ａ ｇ ｈ ｎ，Ｈｅ ｅ ，０ ３ ０ ｂ ｉ ６ ０ ９）
Ａｂｓｒ ｃ ： Ｔｈ ｏ ｅ ｄ ａ ｔｖｉ ｆｄｅ ｏ ｍ ｅ ｉ ｈ — ｔｍ ｐｅ ａｕ ｅ ｆ ｒｉｅ ｏ Ｆ ｓｅ ｌｗ ｉ ｉ ｎｔｒ ａ ｓｅｓｉ ｔａ ｔ ｅ ｓ ｆ ｎｅ ｃ ｉ ｔ ｏ ｆ ｒ ｄ ｈ ｇ ｔ ｙ ｅ ｒ ｔｒ ｅ ｒｔ ｆ Ｉ ｔｅ ｔ ｎ ｉ ｅ ｖ ｌｏｆｐａ ｓ ｓ ｈ ｒ ｓ ａ ｃ ｅ ｔ ｗｉ —ｐａ ｓ ｃ ｍ ｐ ｅ ｓｏｎ ｍ ｅｈｏ ｎ Ｇｌ ｅ 一 １ ０ ｔｅ ａ ｉ ｕ ａｉ ｇ ｔ ｓ ａ ｈｉ ｅ ｅ ｒ ｈ ｄ ｗｉｈ ｔ ｎ ｓ ｏ ｒ ｓ ｉ ｔ ｄ ｏ ｅ ｂ ０ ｒ ｌｓｍ ｌ ｔｎ ｅ ｔｍ ｃ ｎｅ，ｔ ｅ ｉ ｆｕ ５ ｈ ｍ ｈ ｎ — ｌ ｅ ｃ ｆ ｔｍ ｐ ｒ ｔ ｅ ａ ｄ ｉ ｔｒ ａ ｉ ｅ ａ ｌ ｚ ｄ． Ｉ ｓｃ ｎｃｕ ｄ ｔ ｔｔｃ ｒ ｃｙｓａｌｚ ｔｏｎ ａ ｔｖ ｔｏ ｎｅ ｇ ｆ ｎ ｅ ｏ ｅ ｅ ａｕｒ ｎ ｎ ｅ ｌｔｍ ｎａｙ ｅ ｖ ｔｉ ｏ ｌ ｄｅ ｈｅ ｓａｉ ｅ ｒ ｔｌｉ ａｉ ｃ ａ ｎ ｅ ｒ ｙ ｏ ｉ ｉ
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热轧带钢奥氏体静态再结晶模型的研究3(11东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,沈阳 110004) 李 壮1,2 张平礼3 李治华1(21沈阳航空工业学院)(31辽宁省教育厅) 赵宪明1 吴 迪1摘 要:针对不同热轧工艺条件下发生的奥氏体再结晶现象进行模拟计算,建立了奥氏体静态再结晶的计算机模型。
分析并阐述了有关热轧参数与奥氏体再结晶分数之间的关系。
结果表明:采用后插法来测定静态再结晶分数能够比较准确的反映实际情况;作者所建奥氏体再结晶模型和实验结果比较吻合。
关键词:奥氏体再结晶模型;热轧带钢;静态再结晶;后插法中图分类号:TG 33515 文献标识码:A 文章编号:100722012(2004)04200302043国家自然科学基金资助项目(50334010);东北大学博士学位论文资助项目(200302)。
李壮 E 2mail :Lizhuang1997@yahoo 1com 1cn作者简介:李壮,男,1964年出生,沈阳航空工业学院材料工程系副教授,硕士,东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室博士生收稿日期:2003210213;修订日期:20042032291 引 言在热轧板带的生产过程中对组织2性能的预测和控制的传统方法是,只记录生产工艺参数和产品最终性能数据,再通过多元回归分析建立经验性预报公式。
由于这种方法抛弃冶金学因素的影响,有很大的局限性,无法大面积的运用到多种热轧板带生产线上。
实现热轧板带的生产过程中对组织2性能的预测和控制的另一种方法,就是以物理冶金学原理为基础,建立不同生产工艺条件下发生的各种金属学现象的数学模型,从而准确的预测生产条件的改变所导致的显微组织和力学性能的变化[1]。
本文的研究目的就是要建立一个能够针对不同热轧板带工艺(低碳钢)均具有较好适用性的奥氏体静态再结晶分数模型,预测出静态再结晶分数值;通过进行2道次压缩实验,采集必要的实验数据,采用后插法[2～4]来计算出实测值。
对所得结果进行对比分析,找出再结晶分数与热轧条件等因素之间的关系。
最后得出有关控制奥氏体静态再结晶分数的方法。
2 奥氏体再结晶模型211 模型流程图针对热轧过程中的动态再结晶和道次间隔期内的静态再结晶,建立起奥氏体再结晶预测模型,经过计算机编程,其模型程序总的流程图如图1所示。
图1 奥氏体再结晶分数预测模型流程图Fig 11 The flow 2chart of prediction of austeniticrecrystallization fraction model212 奥氏体静态再结晶模型热变形过程中的动态再结晶及变形后的静态再结晶行为,是影响热变形抗力的重要因素,同时也对随后的奥氏体相变行为产生影响。
实际上静态再结晶在控制轧制中更为重要。
奥氏体静态再结晶模型的建立,不仅有助于制定正确的板带热轧工艺,同时还构成了热轧板带的组织性能预报模型的重要基础部分。
当ε<εc 低碳钢变形后发生静态再结晶软化。
ε为变形时的应变;εc 为动态再结晶发生的临界应变;钢种的化学成分对静态再结晶有显著的影响,这主要是通过化学成分影响激活能Q rex 来实现的。
因此,针对不同的钢种,测量其激活能值是很必要的。
静态再结晶率达到50%的时间t 015,可按下式 第11卷第4期2004年8月塑性工程学报J OURNAL OF PLASTICIT Y EN GIN EERIN GVol 111 No 14Aug 1 2004确定:t S015=A 0εp εqexp (Q rex /R T )(1)式中 ε, ε———应变和应变速率 A 0,p ,q ———均为常数对低碳钢,取A 0=311×10-12,p =-01511,q =-0144,S =1。
对上式两边取对数:ln t 015=ln A 0+p ln ε+q ln ε+Q rex /R T (2) 根据Sellars 等人的研究结果[5,6],Q rex 与变形条件(ε,T ,ε)基本无关,因此对于某一钢种,ln t S 015与1/T 成直线关系,直线斜率即为Q rex /R 。
根据以往实验数据测出不同温度下t 015的数值,可得到ln t S 015与1/T 之间的关系,经回归分析可得到Q rex 和A 0。
据前人对此所做的数据回归可得[1,2]:Q rex =259834+7614exp (C eq /010664)(3)C eq =C +Mn/6A 0=311×10-12 当ε>εc 时,低碳钢变形后将发生亚动态再结晶软化。
较静态再结晶而言,亚动态再结晶进行更为迅速,形成晶粒更为细小。
应变速率和变形温度是影响亚动态再结晶的主要因素。
本文采用低碳钢亚动态再结晶模型进行计算。
依据上面所述,可得[3]t 015=1106×10-5Z -016×exp (Q rex /R T )(4) 综上所述,静态再结晶率X S 与道次间隙时间t 的关系由Avrami 方程而可以建立,得[1]:X s =1-exp [-01693(t/t 015)](5) 式(4)、式(5)中Z 为Zener 2Hollomen 参数,由公式(6)计算;Q rex 为激活能/(J /mol );R 为气体常数(81314);T 为温度,C eq 为碳当量。
Z = εexp (Q d /R T )(6)式中 Q d ———动态再结晶激活能,对于C 2Mn 钢取值310kJ /mol3 实验结果311 静态再结晶分数的预测在程序的表格内输入所设定的道次间隔时间,应变、应变速率等参数计算出如结果:应变ε=013时,不同应变速率下 ε=5s -1, ε=1s -1, ε=0105s -1的静态再结晶分数结果见表1。
312 双道次压缩实验双道次压缩实验所用材料由上海宝山钢铁集团提供,自行加工成<8×15的圆柱体,含碳量为:0117%;表1 静态再结晶分数预测值Tab 11 The prospective value of the staticaustenitic recrystallization fraction时间(s -1)135********应变速率5s -1013110.6730.840.921应变速率1s -10.180.440.620.740.851应变速率0.05s -10.05460.160.240.330.430.940.99含锰量为:113%。
在G leeble 21500热应力/应变模拟机上,将圆柱体试样以20℃/s 的速度加热到1100℃,保温10min ,然后以10℃/s 的冷速冷却到变形温度T def (大约940℃),保温10s 后进行第一次压缩,变形量为30%,变形速率分别为0105s -1,1s -1,5s -1,间隔100s 后进行第二次压缩,变形量为30%,变形速率分别为0105s -1,1s -1,5s -1。
其工艺温度如图2所示。
图2 双道次轧制实验工艺曲线Fig 12 The schematic drawing of 22passhot 2deformation testing在实验进行过程中,通过读取热模拟机上输出的数据,经过计算分别得到在t =1s ,3s ,5s ,10s ,15s ,30s ,50s 时软化率X f (即静态再结晶率X S )。
313 静态再结晶率实测双道次实验主要是为了研究变形后道次间隔内的静态软化行为,分别记录两次变形过程中的应力2应变曲线。
采用后插(Back 2Extrapolation )法[2～4]计算出来的软化率X f 由于是剔除了变形后因静态回复所产生的软化,因此和静态再结晶率X S 极为接近。
实测静态再结晶分数如表2所示。
表2 静态再结晶分数实测值Tab 12 The measured value of the static austenitic recrystallization fraction时间(s -1)135********应变速率5s -10.280.630.941应变速率1s -10.120.380.60.791应变速率0.05s -10.0320.120.220.390.540.99113 第4期李 壮等:热轧带钢奥氏体静态再结晶模型的研究4 结果分析与讨论为了更好的验证所建立模型的准确性,分别将在相等应变(ε=013),不等应变速率条件下,在t =1s -1,3s -1,5s -1,10s -1,15s -1,30s -1,50s -1,100s -1时静态再结晶分数的预测值(见表1)与实测值(见表2)进行比较,图3～图5分别为应变速率 ε=5s -1、应变速率 ε=1s -1和应变速率 ε=0105s -1时预测值和实测值的比较结果。
图3 应变速率 ε=5s -1条件下预测值与实测值的比较Fig 13 The comparison of statically recrystallization fraction with strain rate of 5s -1between prospective andmeasured图4 应变速率 ε=1s -1条件下预测值与实测值的比较Fig 14 The comparison of statically recrystallization fraction with strain rate of 1s -1between prospective and measured图3～图5中,不同应变速率条件下,无论是实测值还是计算模拟值,奥氏体静态再结晶分数都随着时间推移而增加。
这是由于随着间隔时间的延长,再结晶可以充分发生。
尽管3次实验的应变相同,应变速率不同,但实测值与计算值的偏差都不大。
在第一次压缩后的开始一段时间内(大约是完成整个静态再结晶过程的1/3～2/3),都是计算值要比实测值略大些,而在后期的时间内是计算值略图5 应变速率 ε=0105s -1条件下预测值与实测值的比较Fig 15 The c om paris on of statically recrystallization fraction withstrain rate of 0105s -1between pros pective and measured小于实测值。
这是因为现场的轧制间隙时间所带来的影响:在第一次热轧之后,开始发生静态再结晶,在极短的时间内无法精确的根据应力2应变曲线(后插法)来确定静态再结晶分数,所读取的数值要小一些。
而在热轧后比较长的时间后所测定的再结晶分数是在充分发生静态再结晶的情况下获得的,一般要比计算值大些。