5.在变形条件下的相变
热压工艺学
热压工艺学热压工艺学是一门涉及材料加工的重要学科，主要研究在高温和高压的环境中对材料进行塑性变形和热处理的工艺过程。
通过热压工艺，可以改变材料的形状、组织和性能，从而满足不同应用领域的需求。
在热压工艺学中，最常用的设备是热压机。
热压机是一种利用热压工艺对材料施加高温和高压的设备。
通过热压机，材料可以在一定温度和压力下进行塑性变形和热处理。
热压过程中，热压机会施加恒定的压力，将材料加热至一定温度，使其发生塑性变形和热处理。
热压机的压力和温度控制非常关键，需要根据不同材料的特性和加工目的进行调整。
在热压工艺中，材料的形状和性能可以通过多种方式改变。
首先，通过热压工艺，可以将材料压制成不同形状的坯料或零件。
通过调整热压机的模具和工艺参数，可以制造出各种形状的材料。
其次，热压工艺还可以改变材料的组织和性能。
在高温和高压的环境下，材料的晶粒会发生再结晶或晶粒长大，从而改变材料的结构和性能。
此外，热压工艺还可以实现材料的合金化、强化和改性等功能。
热压工艺学在许多工业领域中具有广泛的应用。
例如，在航空航天领域，热压工艺可以制造出高强度和高温耐受能力的结构材料，用于制造飞机、火箭和卫星等航天器件。
在汽车制造领域，热压工艺可以生产出轻量化和高强度的零部件，提高汽车的性能和燃油经济性。
此外，热压工艺还在电子、能源、医疗和建筑等领域中得到广泛应用。
总之，热压工艺学是一门研究在高温和高压环境中对材料进行塑性变形和热处理的学科。
通过热压工艺，材料可以改变形状、组织和性能，满足不同领域的需求。
热压工艺学在许多工业领域中具有广泛的应用，对推动材料加工技术和产品创新具有重要意义。
热压工艺学作为一门独立的学科，有着其独特的研究内容和方法。
在热压工艺学研究中，最重要的任务之一就是确定合适的工艺参数，以实现所需的材料形状、组织和性能。
这需要对材料性质和工艺条件进行深入的了解和研究。
首先，研究人员需要对材料本身的特性进行分析。
材料的物理、化学和力学特性将决定其在热压过程中的变形行为和热处理效果。
控轧控冷-3
变形条件对Ar3温度的影响
变形对Ar3温度的影响有两 种情况： 一种是在奥氏体再结晶区 变形后造成奥氏体晶粒的细 化，从而影响Ar3温度。 另一种情况是在奥氏体未 再结晶区变形后造成变形带 的产生和畸变能的增加，从 而影响Ar3温度。通常把这 种情况造成的影响称为形变 诱导相变。
• 加热温度的影 响 • 轧制温度的影 响 • 变形量的影响 • 冷却速度的影 响
从再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒
大量试验证明，钢中魏氏组织的形成主要取决于钢 的化学成分，奥氏体晶粒的大小和冷却速度。
在亚共析钢中最容易形成魏氏组织的含碳量范围为 0.15~0.5 ％。因为低于 0.15 ％ C ，由于块状铁素体 的发展妨碍了魏氏组织的形成。而大于0.5％C的钢， 由于网状铁素体形成后珠光体很快就形成了，也阻 碍了魏氏组织的形成。 再者，按照铌钢>普碳钢>钒钢的顺序，铌钢最容易 生成魏氏组织。
3.2 变形条件对奥氏体相变的影响
一、变形条件对奥氏体向铁素体转变温度Ar3的影响
二、变形条件对奥氏体向珠光体、贝氏体转变的影响
变形条件对奥氏体向铁素体 转变温度Ar3的影响
由于在奥氏体未再结晶区轧制实现Ⅱ型转变能 获得细小的铁素体晶粒，同时又由于在奥氏体未再 结晶区轧制与在奥氏体 +铁素体区（即A+F的两相 区）中的轧制的结果是不同的，因此准确地确定奥 氏体向铁素体转变温度Ar3是有实际意义的。 测定变形条件下Ar3温度的方法
从部分再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒
再结晶的晶粒细小，在其晶界上析出的铁素体往往也较细 小。而未再结晶的晶粒受到变形被拉长，晶粒没有细化。 因此铁素体成核位置可能少，容易形成粗大的铁素体晶粒 和针状组织。所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成的铁素体 是不均匀的，这种不均匀性对强度影响不太大。但对材料 的韧性有较大的影响，因此是不希望的。 如果在部分再结晶区进行多道次轧制，由于轧制温度逐渐 下降，最后未能达到奥氏体完全再结晶。但这时部分再结 晶晶粒的平均晶粒尺寸减小或晶粒中的未再结晶晶粒受到 了比较大的变形，晶粒不仅被拉长，晶内还可能出现较多 的变形带。因此转变后亦能得到细小的铁素体晶粒，整个 组织的均匀性和性能都能得到改善。
第八章相变
18
马氏体相变的特征：
马氏体相变的重要结晶学特征是相变后存在习性平面和 晶面的定向关系。
其中A1B1C1D1A2B2C2D2由母相 奥氏体转变为 A2B2C2D2-
A1B1C1D 1马
氏体。
A2B2C2D2和A1B1C1D 1 二个平面在相变前后保持既不扭曲变形也
不旋转的状态，这两个把母相奥氏体和转变相马氏体之间连接起来
的平面称为习性平面。马氏体是沿母相的习性平面生长并与奥氏体
母相保持一定的取向关系。
19
• 伴随马氏体相变的宏观变形－浮凸效应 • 在马氏体相变中，除体积变化之外，在转变区域中产
生形状改变。在发生变形时，在宏观范围内，习性平面 不畸变，不转动。表现为PQR’S’连续共格。同时，QR’ 不弯曲，马氏体片表面仍保持平面。 • 但是，习性平面位向是具有一定分散度的。在微观范围 内产物相变形是不均匀的，表现为马氏体中有微细孪晶 或很高的位错密度。 • 检查马氏体相变的重要结晶学特征是相变后存在习性平 面和晶面的定向关系。
26
立方相ZrO2－MgO陶瓷中析出的透镜状四方相
27
3.共晶与共析转变
• 共晶转变是液相在低共熔温度以下同时析出两 个或两个以上晶相的转变，是一种液固相变。 以二元系统为例，共晶反应为：
L
• 共析转变类似于共晶反应，其中二个固体相以 相互协作的方式从母相(母相为固相)中形成长 大，其反应可以用下式表示：
20
马氏体相变的另一特征是它的无扩散性。
马氏体相变是点阵有规律的重组，其中原子并不调换位置，而只 变更其相对位置，其相对位移不超过原子间距。
马氏体相变往往以很高的速度进行，有时高达声速。
超高温条件下花岗岩力学性质演化规律模拟研究
超高温条件下花岗岩力学性质演化规律模拟研究超高温条件下花岗岩力学性质演化规律模拟研究概述：花岗岩是一种具有广泛应用前景的岩石，其力学性质对于矿山开采、地质灾害预测等方面具有重要意义。
在超高温条件下，花岗岩的力学性质会发生显著的演化，对其进行模拟研究有助于深入了解花岗岩的变形特性与机制，为相关领域的研究提供理论支持。
一、超高温条件下花岗岩的力学性质花岗岩是一种大规模侵入深部的浆体岩石，具有高的地应力和热应力水平。
在超高温条件下，花岗岩的力学性质受到温度的显著影响。
主要表现在以下几个方面：1. 强度下降：超高温条件下，花岗岩的强度会显著下降，主要是由于矿物的软化和胶结物的熔化导致。
2. 变形行为的改变：超高温条件下，花岗岩的变形行为会发生改变，常见的变形模式包括增强的蠕变、矿物相变引起的体积变化等。
3. 破裂韧性的变化：超高温条件下，花岗岩的破裂韧性会有所改变，预测和评估其破裂状况对于工程应用具有重要意义。
二、超高温条件下花岗岩力学性质演化的模拟方法模拟方法是研究超高温条件下花岗岩力学性质演化规律的关键手段。
现代数值模拟技术的进步为研究者提供了更好的模拟工具。
1. 石材试验：通过采集和测试实际超高温条件下的花岗岩样本，进行力学性质的测试和分析。
2. 数值模拟：借助石材试验的基础数据，结合计算机模拟软件，模拟花岗岩在超高温条件下的变形、破裂等过程。
三、数值模拟中的关键参数和模型在数值模拟中，需要确定合适的参数和模型，以准确模拟花岗岩在超高温下的力学性质演化过程。
1. 强度参数：超高温条件下，花岗岩的强度参数在模拟中起着至关重要的作用。
根据实验和实际工程案例的数据，可以通过试验和统计分析获得合适的强度参数。
2. 变形模型：花岗岩的变形模型可以采用塑性模型和弹塑性模型等。
根据超高温条件下花岗岩的物理特性和实际力学特性，选择合适的变形模型进行模拟。
3. 热传导模型：超高温条件下，花岗岩的温度变化对力学性质演化有重要影响，因此需要建立适当的热传导模型。
3、在变形条件下的相变
3.4 铁素体的变形和再结晶 3.4.1 铁素体在热加工中的组织变化 （1）铁素体加工时的动态软化方式是动态回复与动态多边形化， ）铁素体加工时的动态软化方式是动态回复与动态多边形化， 没有动态再结晶。 没有动态再结晶。 （2）温度高或变形速度低形成的亚晶尺寸粗大，而与变形量无关。 ）温度高或变形速度低形成的亚晶尺寸粗大，而与变形量无关。 但是当应力未达到稳定值之前，亚晶尺寸与变形量是有关的， 但是当应力未达到稳定值之前，亚晶尺寸与变形量是有关的，变 形量增大，亚晶数量增多，亚晶尺寸减小。 形量增大，亚晶数量增多，亚晶尺寸减小。 3.4.1 在变形间隙时间里铁素体发生的组织变化 发生静态的回复和再结晶软化过程 铁素体再结晶后的晶粒大小：形变可以细化铁素体晶粒， 铁素体再结晶后的晶粒大小：形变可以细化铁素体晶粒，形变量 增大，再结晶晶粒不断细化。当流变应力达到稳定值后， 增大，再结晶晶粒不断细化。当流变应力达到稳定值后，变形量 对再结晶晶粒尺寸的作用逐渐减弱，直到最后不发生作用， 对再结晶晶粒尺寸的作用逐渐减弱，直到最后不发生作用，再增 加变形量也不能细化铁素体晶粒。 加变形量也不能细化铁素体晶粒。
3、在变形条件下的相变
变形后的奥氏体向铁素体的转变（ 3.1 变形后的奥氏体向铁素体的转变（A→F） 3.1.1 从再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 （1）铁素体晶粒优先在奥氏体晶界上形成，一般在晶内不成核。 ）铁素体晶粒优先在奥氏体晶界上形成，一般在晶内不成核。 也有针状的（魏氏组织铁素体）。 （2）有块状（等轴）的，也有针状的（魏氏组织铁素体）。 ）有块状（等轴） （3）魏氏组织的形成主要取决于钢的化学成分，奥氏体晶粒的大 ）魏氏组织的形成主要取决于钢的化学成分， 小和冷却速度。 小和冷却速度。 在亚共析钢中最容易形成魏氏组织的含碳量范围为：0.15～ 在亚共析钢中最容易形成魏氏组织的含碳量范围为：0.15～ 0.5%； 0.5%； 铌钢最容易生成魏氏组织； 铌钢最容易生成魏氏组织； 奥氏体晶粒小于5级（大于40µm）易于生成魏氏组织； 奥氏体晶粒小于5 大于40µ 易于生成魏氏组织； 40 增加冷却速度会促进魏氏组织的形成。 增加冷却速度会促进魏氏组织的形成。 （4）随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按比例地细化。 ）随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按比例地细化。
第九章相变——精选推荐
第九章相变第九章相变前⼋章我们重点讨论了⽓体的各种性质，也介绍了液体、固体的基本热学性质。
可以说，我们基本上研究了所有的物质。
到此为⽌，我们对热学这门课的梗概应该有⼀个轮廓了。
但是事物之间是普遍联系的，普遍联系的原则是⾃然界最基本的原则。
⾃然界中许多物质都以固、液、⽓三种集聚态存在，然⽽物质的三态可以互相转化并为物质本的性所决定。
例如，常态下液体的⽔可变成⽔蒸汽，也可变成冰，⽽且冰可直接变成汽。
都⾮常形象地说明了这种联系。
显然，这⼀系列转化都与物质内部微粒的热运动有着密切关系。
因此，作为普通物理的热学，⾄少应当对这个问题有⼀个简明的回答，哪怕是最肤浅的。
物质为什么会发⽣物态变化？物态变化的条件什么？物态变化的规律是什么？这些都是我们必须回答的基本问题。
这正是本章的内容。
§1单元第⼀级相变的主要特征教学⽬的和要求：理解“相变”等概念，理解“相变潜热”的物理意义。
掌握单元系⼀级相变的普遍特点和简单规律。
教学时间：⼀课时教学内容：⼀.预备知识：1.何谓相？物理性质均匀的部分，它和其它部分之间有⼀定的分界⾯隔离开来。
例如：冰和⽔的混合物，冰块和⽔有分界⾯，冰块⾥⽔物理性质三均匀的，液体中的⽔物理性质也是均匀的。
那么，冰释⼀个相，⽔也是⼀个相。
2.单元复相系(1)单元：⼀种学化物质(2)单元单相：⼀种化学物质⼀个相的体系例如：冰总是⽔的单元单相系⽔、⽔蒸汽没有混合，是两个单元相性(3)单元复相系：⼀种化学物质，有两个或以上的相。
这样的体系为单元复相系例如，冰⽔混合物是⽔的单元：相系开着的⽔也是⽔的⼀个单元⼆相系固体中不同的点阵结构可视为不同的相。
本书只研究单元系3.相变：物体的相变发⽣变化叫相变相变是在⼀定的温度和压强下进⾏的。
例如，在1atm和100℃时，⽔由液体相变成汽相，但若P不是1atm时，沸点也不再是100℃。
⾼压锅就是这样。
4.⼆级相变：没有什么积的变化，也没有相变潜热，⼈有热容易膨胀系数，⾼温压缩系数发⽣突变。
钢材控制轧制和控制冷却技术
2）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。 ）一道次压下率越大，越易产生变形带，越易获得均匀组织。 体晶粒尺寸（ ） ⑤、未再结晶区材料强度由固溶强化（ σ sh）和F体晶粒尺寸（d） 未再结晶区材料强度由固溶强化（ 体晶粒尺寸 等决定。 等决定。
§2控轧控冷理论
3、变形条件对A 变形条件对A
→ P转变的影响
r1的影响
变形使P体转变加速，从而使钢的淬透性变坏。 （1）、变形使P体转变加速，从而使钢的淬透性变坏。 （2）、变形对A 变形对A
§2控轧控冷理论
4、铁素体的变形与再结晶 （1）F体热加工中的组织变化 ①、F体热加工应力—应变曲线 体热加工应力 应变曲线 ②、F体热加工软化方式 ③、亚晶尺寸d 亚晶尺寸d （2）F体在变形间隙时的组织变化 ①、F体发生静态回复和再结晶软化 1）静态再结晶有条件的： > ε s 静态再结晶有条件的： ε 为临界值） （ε s为临界值） 2）影响静态再结晶的因素 ②、F体再结晶晶粒大小
§2控轧控冷理论
（2）位错强化 加工硬化是位错强化的外部表现 （3）沉淀强化 低合金钢中加入微量Nb、 低合金钢中加入微量Nb、V、Ti等元素，可形成碳化物、氮化物或碳氮化 Nb Ti等元素，可形成碳化物、 等元素 物，在轧制时或轧后冷却时，它仍析出 在轧制时或轧后冷却时，它仍析出——第二相沉淀强化 第二相沉淀强化 （4）晶界强化 晶粒越细小，晶界相对越多，晶界对为错的运动的阻力越大。 晶粒越细小，晶界相对越多，晶界对为错的运动的阻力越大。 1 霍尔—佩奇公式： 霍尔 佩奇公式： σ s = σi + Ki D 佩奇公式
相变作业及答案
相变作业及答案第一章奥氏体的形成1．从热力学出发，合金相可能存在哪几种状态？试举例说明。
答：按照热力学第二定律，隔离体系中，过程自发的方向为自由能降低的方向。
可以判断，体系处于自由能最低的状态为稳定状态。
照此规律，合金相可以分下述三种状态：1）稳定相：在体系中处于自由能最低的相。
例如，在室温存在的铁素体，在910～1394℃存在的奥氏体等；2）亚稳相：在体系中处于自由能较低且与最低自由能位的相由能垒相分隔的相。
例如，在室温存在的渗碳体，马氏体等；3）不稳定相：在体系中处于自由能较低且与稳定相和亚稳相之间无能垒相分隔的相。
例如，过冷奥氏体等。
2．综述奥氏体的主要性能。
（200字以内）答：奥氏体是碳溶于r Fe中的间隙固溶体，碳的溶入，使点阵发生畸变，从而点阵常数增大；虽然，大多合金元素为置换型的，但由于二者的原子半径不等，从而亦引起点阵畸变，上述因素均使奥氏体得到强化。
在钢的各种组织中，A的比容最小，而线膨胀系数最大，且为顺磁性，根据这些性能不仅可以定量分析奥氏体量，测定相对开始点，而且可以用来控制热处理变形及制作功能元器件。
A的导热系数较小，仅比渗碳体大，为避免工件的变形，故不宜采用过大的加热速较低，易于塑性变形，故工件的塑性变形常常加热度。
由于奥氏体塑性好，σS到奥氏体单相区中进行。
C亚稳平衡图，说明加热时奥氏体的形成机理。
3．画出Fe-Fe3答：加热时，奥氏体的形成，是在固态下实现的相变，它属于形核长大型，是受扩散控制的。
1）奥氏体的形核（1）形核的成分、结构条件由Fe—Fe3C相图知，在A1温度C%0.0218 6.690.77结构体心立方复杂斜方面心立方可见，转变前的二相与转变产物不仅在成分上，而且在结构上都很大差异。
所以，奥氏体的形核需同时满足成分、结构及能量上的要求。
（2）形核的自由能判据珠光体转变为奥氏体时，体系总的自由能变化为其中为Ａ与Ｐ的自由能差为晶体缺陷处形核时引起的自由能降低为弹性应变能为产生新相后引入的界面能由热力学知，在Ａ１温度，＝０，而、、均为正植，并且仅仅依靠缺陷以及能量起伏提供的能量，并不能使，所以相变必须在一定的过热度下，使得，才能得。
2 材料在单向静拉伸载荷下的力学性能-静载拉伸试验,拉伸性能指标
§1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线
1.1 单向拉伸试验 最常用的金属力学性能试验方法。
GB/T 228-2002 金属材料室温拉伸试验方法
§1 拉伸力-伸长曲线和应力-应变曲线
拉伸试验方法
试样长度要求：
l0 5d 0 或 l0 10d 0
试样加载速率： 10 1 / s
• 工程应力：载荷除以试件的 原始截面积。σ =F/A0 • 工程应变：伸长量除以原始 标距长度。
=Δ L/L0
• 变形过程：弹性变形→屈服 →均匀塑性变形→塑性失稳 →断裂
退火低碳钢的（条件）应力-应变曲线
§1.2 应力—应变曲线
低碳钢典型的应力-应变曲线
弹性变形阶段：曲线的起始 部分，图中的 oa 段。多数情况 下呈直线形式，符合虎克定律。 屈服阶段：超出弹性变形范 围之后，有的材料在塑性变形 初期产生明显的塑性流动。此 时，在外力不增加或增加很小 或略有降低的情况下，变形继 续产生，拉伸图上出现平台或 呈锯齿状，如图中的ab段。
与工程应力－应变曲线相比较，在弹性变 形阶段，由于试棒的伸长和截面收缩都很 小，两曲线基本重合，真实屈服应力和工 程屈服应力在数值上非常接近，但在塑性 变形阶段，两者之间出现了显著的差异。
在工程应用中，多数构件的变形量限 制在弹性变形范围内，二者的差别可 以忽略，同时工程应力、工程应变便 于测量和计算，因此，工程设计和材 料选用中一般以工程应力、工程应变 为依据，但在材料科学研究中，真应 力和真应变将具有重要的意义。
材料在单向静拉伸载荷下的力学性 能
材料在单向静拉伸载荷下的力学性能
单向静拉伸：工业上应用最广泛的金属力学性能试 验 方法之一。 特点：温度、应力状态和加载速率确定。 目的： 1) 揭示金属材料在静载荷作用下常见的 力学行为，即弹性变形、塑性变形和断裂； 2) 标定基本力学性能指标。 内容：1.1 拉伸力—伸长曲线和应力—应变曲线 1.2 弹性变形 1.3 塑性变形 1.4 金属的断裂
化学物质的相变压力
化学物质的相变压力在化学领域中，相变是指物质从一种状态转变为另一种状态的过程，常见的相变包括固体结晶、液体沸腾、气体凝结等。
而相变压力则是指在一定温度下，物质从一种相态转变为另一种相态所需要的压力。
本文将介绍相变的概念，讨论不同相变的压力变化规律，并探讨影响相变压力的因素。
一、相变的概念相变是指物质从一种稳定状态转变为另一种稳定状态的过程。
在相变过程中，物质的分子或原子之间的排列和结构发生了改变，从而导致宏观性质的变化。
常见的相变包括固态-液态相变、液态-气态相变、固态-气态相变等。
相变的基本条件是控制温度和压力。
当温度和压力达到一定数值时，物质会呈现不同的相态。
而相变压力则是指在给定温度下，物质由一种相态转变为另一种相态所需要的压力。
二、不同相变的压力变化规律1. 固态-液态相变在固态-液态相变中，物质的结晶形态发生变化，固体逐渐熔化成液体。
对于大多数物质来说，增加温度会使相变压力减小。
以水为例，水的熔点为0℃（在标准大气压下），当温度低于0℃时，水呈现固态；当温度高于0℃时，水呈现液态。
在固态-液态相变中，加热水会使水温上升，同时相变压力逐渐减小。
当相变压力降至一定值时，水会完全熔化成液体。
2. 液态-气态相变在液态-气态相变中，物质的分子间距增大，液体逐渐蒸发成气体。
对于大多数物质来说，增加温度会使相变压力增大。
以水为例，当气温超过水的沸点100℃（在标准大气压下），水会发生液态-气态相变，即沸腾。
在相变过程中，逐渐加热水会使水的温度升高，同时相变压力也逐渐增大。
当相变压力等于外界压强时，水将沸腾和蒸发。
3. 固态-气态相变在固态-气态相变中，物质直接从固态转变为气态，无需经过液态阶段。
相比于固态-液态相变和液态-气态相变，固态-气态相变的压力变化规律可能更复杂，并且不同物质的情况也有所不同。
三、影响相变压力的因素1. 温度温度是影响相变压力的关键因素之一。
在固态-液态相变和液态-气态相变中，增加温度会降低相变压力；而在固态-气态相变中，温度的影响可能更加复杂，需根据具体情况进行分析。
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2．轧制温度的影响
在高温侧，随 T轧℃↓， A r3↑，上升最高达100℃，达最高点
5
后随T轧℃↓， A r3 ↓
如图2-38
3．变形量的影响 ε↑， A r3↑ 低温变形时变形量对A r3 的影响较大 6
4．冷却速度的影响
V冷↑， A r3↓
5 6
5.2.3 相变温度A r3变化对组织结构的影响 铁在铁素体区中的自扩散系数比在奥氏体中高一个数量级 在同一温度下处于铁素体状态晶粒的长大要容易的多 在奥氏体再结晶区变形，由于奥氏体晶粒细化 → 导致A r3↑ 轧后快冷 → 铁素体成核率↑ 、晶粒细化 阻止铁素体晶粒过分长大 奥氏体未再结晶区变形，形变诱导相变 →导致A r3↑ 由于轧制促进了相变，使铁素体的成核率大大提高，形成 了许多微细的铁素体，而且，F% ↑，P% ↓
下，生成细晶粒铁素体
图2-41表示不同钢材变形75%时的轧制温度与转变类型
之间的关系。 1
实际生产要想在一道次中达到75%的变形是不可能的。
奥氏体未再结晶区变形累积，经过多道次变形可以达到
75%甚至更大的变形量。
前提：奥氏体未再结晶区的温度区间要大
在含铌、钒、钛等微量元素的钢中易实现
普通的低碳钢要实现Ⅱ型控制轧制困难较大
与奥氏体热加工的真应力-真应变曲线的最大不同点：
不出现应力峰值
动态软化方式：动态回复与动态多边化
没有动态再结晶 随ε↑，铁素体晶粒被拉长，但晶内仍为等轴的亚晶 在稳定阶段亚晶的尺寸与变形量无关 d-1 = a + blogZ
这说明在热加工过程中铁素体的亚晶不断的产生，又不断的原 地消失，位错的增殖速度与消失速度保持平衡
5
6
5.3.2 在变形间隙铁素体发生的组织变化
铁素体在变形间隙将发生静态回复与静态再结晶软化过程 ε＜ εs 时，发生静态回复 ε＞ εs 时，发生静态再结晶 变形量对静态再结晶有影响
ε＜ εst 时，随ε↑，再结晶驱动力不断增加，再结晶速度大
大加快 ε＞ εst 时，随ε↑，静态再结晶速度维持一定。达到稳定阶段 后，位错的增殖速度与对消速度相平衡，再结晶的 驱动力维持恒值 εst —— 流变应力达到稳定阶段时的最小应变量 1 6
图2-43示出了珠光体量随轧制温度的变化
分为三个阶段：
5
Ⅰ阶段：相应于ⅠA型相变，珠光体团大且数量多 随轧制温度的降低而减少 Ⅱ阶段：相应于ⅠB型相变，珠光体量变化很小 由于形成了均匀的铁素体+珠光体组织 Ⅲ阶段：相应于Ⅱ型相变，珠光体量有所减少
1
5.3 铁素体的变形与再结晶 5.3.1 铁素体热加工中的组织变化 铁素体热加工的真应力-真应变曲线 1
5. 两相区轧制时的变形抗力有何特点?
900 ℃ 以下
前段变形量对软化率影响不大
Si-Mn钢 前段变形量增加 软化率增加
0.03%Nb钢
3. 在（A＋F）两相区轧制时F存在的影响
同一温度下, 铁素体的变形抗力比奥氏体低
在A r3温度附近轧制压力显著降低
Ⅰ区: 单相A区, 随温度下降, 变形抗力增加
Ⅲ Ⅱ Ⅰ
Ⅱ区: A+F两相区, A→F相增加, 变形抗力下降 Ⅲ区:单相F区,温度下降, 变形抗力增加
５ 在变形条件下的相变
5.1 变形后的奥氏体向铁素体的转变 了解不同加工形态的奥氏体向铁素体的转变过程 5.1.1 从再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒
铁素体晶粒在奥氏体晶界上生成，一般在晶内不成核。
所生成的铁素体有两种形态： ① 块状（等轴的）的铁素体 ② 魏氏组织铁素体（针状的）
影响魏氏组织的因素： ①化学成分 C% = 0.15 ~ 0.5% 最易形成 铌钢＞普碳钢＞钒钢 ②奥氏体晶粒大小 奥氏体晶粒小于5级（大于40μm）易于形成 ③冷却速度 增加冷却速度，促使魏氏组织的形成
1
5.2 变形条件对奥氏体向铁素体转变温度A r3的影响
5.2.1 测定变形条件下A r3温度的方法 1. 利用相变过程中材料发生的物理变化来测定 ① 冷却曲线法：相变时因放热使冷却速度变化 ② 膨胀法： 相变时材料体积发生膨胀变化
2. 利用材料组织性能的变化测定 ①织构法：在铁素体中轧制时产生{100}、{111}织构 ②硬度法：不同区中轧制时材料硬度变化 ③金相法：用显微镜观察材料是否析出铁素体
另：加快冷却速度可以细化铁素体晶粒，轧后快冷是有利的 前提：以不产生魏氏组织为限
奥氏体晶粒越细，含碳量越低→→形成魏氏组织的V冷越高
所以，为了细化铁素体晶粒，而又不导致魏氏组织形成，必须
1
使奥氏体晶粒细化。
2
1
随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按比例地细化 转换比 —— 转变前的奥氏体晶粒直径与转变后的铁素
体晶粒直径之比
实验表明，在奥氏体晶粒细化到 8 ~ 9 级以后，转换比 接近于 1 1
因此，为了使铁素体晶粒进一步细化，必须在此基础 上再进行奥氏体未再结晶区的控制轧制。 2
1
5.1.2 从部分再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 两种情况： ①奥氏体再结晶晶粒 晶粒细小，在其晶界上析出的 铁素体也细小 ②奥氏体未再结晶晶粒 晶粒被拉长，晶粒没有细 化，铁素体形核位置少，易形成粗大的铁素体晶粒 和针状组织 所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成的铁素体是不均匀
5.5 控轧条件下钢的变形抗力
变形抗力——一定变形条件下，在所研究的物体
内为了完成塑性变形所达到的应力强度。 设计选择轧钢设备 确定电机负荷 制定轧制工艺制度 传统轧制: 控制轧制:
影响控轧条件下钢的变形抗力的组织因素
1. 奥氏体晶粒的细化
奥氏体再结晶区: 形变 + 再结晶 →→晶粒细化 变形抗力↑
在两相区中受到加工的铁素体在道次间隙时间里 会发生软化
4. 热连轧时变形积累和形变热的影响
带钢热连轧 间隙时间非常短 变形积累 软化率↓
高速轧制 绝热加工过程 轧件升温明显 软化
热连轧机 形变积累+形变升温
1. 奥氏体向铁素体转变有几种类型?哪种类型的转变
能得到细小的铁素体晶粒? 2. 变形参数对奥氏体向铁素体转变温度A r3有何影响? 3. 采用怎样的工艺才能获得最细小的铁素体晶粒? 4. 试比较奥氏体和铁素体的真应力-真应变曲线.
含铌、钒、钛的钢：在低温区形变诱导析出碳化物
两相区轧制，有利于屈服强度增加（析出物增加，铁素体亚晶 量多且细小，位错密度增高等），同时，易形成织构，材料 的各向异性增加。
垂直轧向：强度最高 平行轧向：强度次之 与轧向成45°： 强度最低
γ未再结晶区轧制
(γ＋α)两相区轧制
断口分层 原因: 织构发达
d0↓ →σs↑ d0一定 :
ε↑ →σs
2. 前面道次残余变形的影响
未再结晶变形 抑制静态再结晶
→残余变形量↑ → σs↑
软化率Xs 表示残余变形的程度
变形温度↑
间隙时间↑ → Xs ↑ 图中直线斜率改变的点就是发生回复向再结晶 的转变点 铌使再结晶温度升高
如图表示前段变形量对软化率的影响
Nb钢
5.2.2 变形条件对A r3温度的影响 变形对A r3温度的影响有两种情况 ①在奥氏体再结晶区变形：奥氏体晶粒细化→影响 A r3温度 ②在奥氏体未再结晶区变形：变形带的产生、畸变能的增加→ 影响 A r3温度 （称为形变诱导相变） 1．加热温度的影响 加热温度越高，原始奥氏体晶粒越粗大， A r3温度就越低
铁素体晶核基本上在奥氏体晶界上形成，原始奥氏体
晶粒愈细，转变后的铁素体也愈细。
再结晶型的控制轧制
Ⅱ型：热轧后奥氏体不发生再结晶 等轴铁素体和珠光体的均匀组织 未再结晶型的控制轧制
1
过渡型：热轧后奥氏体发生部分再结晶
两种情况：
①奥氏体再结晶晶粒按ⅠB型转变成细小的铁素体和珠光体
奥氏体未再结晶晶粒转变成魏氏组织和珠光体
铁素体再结晶后的晶粒大小：
1
ε＜ εst 时，变形量增大再结晶晶粒不断细化
ε＞ εst 时，变形量对再结晶晶粒尺寸的作用
逐渐减弱，直到最后不发生作用。
5 6
5.4 在两相区（A+F）轧制时组织性能的变化 在两相区轧制时奥氏体和铁素体都发生变形 变形奥氏体：铁素体晶粒在变形带和晶界上成核，细小等轴 变形铁素体：晶粒被拉长，晶内产生细小的亚晶，位错密度高
的，降低了材料的韧性。
如何改善：
在部分再结晶区进行多道次轧制，未再结晶晶
粒承受了较大的变形，晶粒被拉长，晶内出现
较多的变形带，铁素体形核点增多，铁素体晶 粒细化，整个组织的均匀性和性能都能得到改 善。
5.1.3 从未再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 两种情况： 在奥氏体晶界上形成：得到细小的铁素体晶粒 在奥氏体变形带上形成：铁素体晶粒细小（2 晶粒，关键要得到均匀的变形带 未再结晶区的总变形量小，得到的变形带就少，且分布不均 一般ε总要大于45% ，铁素体晶粒直径可以小于5μm，达到 12 ~ 13级 ε总相同，道次压下率εi 越大，变形带越易产生，分布越均匀
ε↑，形变带密度升高
晶粒越细，形变带越均匀
前述三种类型的转变综合起来可用图2-39表示 转变可分为如下类型：
1
ⅠA型：热轧后奥氏体发生再结晶，奥氏体晶粒度≤5级 魏氏组织铁素体和珠光体 形成魏氏组织倾向：铌钢＞普碳钢＞钒钢 ⅠB型：热轧后奥氏体发生再结晶，奥氏体晶粒度≥6级 等轴铁素体和珠光体的均匀组织
②变形量大的奥氏体未再结晶晶粒按Ⅱ型转变成细小的铁素
体和珠光体 变形量小的奥氏体转变成魏氏组织和珠光体
1 2
20
按上述分类，铁素体细化的程度：
Ⅱ型＞ⅠB型＞过渡型＞ⅠA型 细化晶粒的途径： ⑴采用ⅠB型，细化再结晶奥氏体晶粒以获得细晶粒 Ⅱ型最细 1
铁素体
⑵采用Ⅱ型，在奥氏体未再结晶的温度内进行强压