热变形低碳钢中奥氏体静态再结晶介观尺度模拟
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2、钢的奥氏体形变与再结晶

c0.83p p 真应力-真应变曲线上应力峰值p所对应的应变量 p的大小与钢的奥氏体成分和变形条件(温度、速度)有关。
ε Aσ exp( Q/RT)
n
Z exp(Q / RT ) A
A:常数 R:气体常数 Q:变形活化能 T形速率因子,可表示
控制轧制方式示意图
(a) 奥氏体再结晶区控轧;(b) 奥氏体未再结晶区控轧;(c) (+)两相区控轧
第二阶段: 在第一阶段动态软化不能完全抵消加工硬化。随着变形量的 增加,位错密度继续增加,内部储存能也继续增加。当变形量达 到一定程度时,将使奥氏体发生另一种转变—动态再结晶。 动态再结晶的发生与发展使更多的位错消失,材料的变形应 力很快下降。由再结晶形成的新晶粒又发生了变形,产生了加工 硬化,加上新晶粒得到了细化,金属材料的变形应力仍然高于原 始状态的变形应力。 发生动态再结晶所必需的最低变形量称为动态再结晶的临界变 形量,以c表示,临界变形量的大小表征了奥氏体发生动态再结 晶的难易程度,而且可以通过改变工艺参数找出影响临界变形量 的各种因素,因此研究临界变形量是研究奥氏体动态再结晶的一 种好方法。
• 热加工中的软化过程分为:
(1)动态回复; (2)动态再结晶; (3)亚动态再结晶; (4)静态再结晶; (5)静态回复。 • 动态:在外力作用下,处于变形过程中发生的。 • 静态:在热变形停止或中断时,借助热变形的余热,在无 载荷的作用下发生的。
2.1 热变形过程中钢的奥氏体再结晶行为
热塑性加工变形过程是加工硬化和回复、再结晶软化过程 的矛盾统一 ,加工硬化和高温动态软化过程同时进行,根据这 两个过程的平衡状况来决定材料的变形应力。
48
64
– 静态回复
– 静态再结晶 – 亚动态再结晶
钢材的控制轧制和控制冷却(2)

原始晶粒越大,临界曲线向增大压下率方向 移动; Nb、V、Ti等强碳化物形成元素抑制再结晶, 临界曲线向增大压下率方向移动;
热变形后在静态再结晶区所得到的再结晶 晶粒尺寸随变形量的增大而细化,而受变 形温度的影响较小;在动态再结晶区所得 到的再结晶晶粒尺寸主要受温度影响,受 变形量的影响较小。
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为
§2.3 动态再结晶的控制
一、动态再结晶发生的条件
用Z因子(温度补偿变形速率因子)来讨论动态 . 再结晶的条件:Z=εexp(Q/RT)=Aσn Z一定时,ε↑,材料组织发生动态回复→部分动态 再结晶→完全动态再结晶; ε一定时,Z ↑,材料组织发生完全动态再结晶→ 部分动态再结晶→动态回复; 临界值Zc:ε一定时,Z值大于该值时得不到动态 再结晶组织,Zc随着ε而变化,ε越大,则Zc值越 大。
热加工的静态再结晶是在变形后发生的,是利 用热加工的余热进行的,它与冷加工再结晶的 区别是不需要重新加热。
一、静态再结晶的形核机
再结晶晶核由亚晶成长机构和已有晶界的局部 变形诱发迁移凸出形核产生; 形核部位优先在三叉晶界,其次是晶界; 再结晶的驱动力是储存能,以缺陷伴生的能量 方式存在 .
动态再结晶能否发生,由Z和ε决定。
§2.3 动态再结晶的控制
§2.3 动态再结晶的控制
Z参数越小(即 T越高),越容 易发生动态再结 晶,再结晶的临 界变形量越小; Z一定时,初始 晶粒尺寸D0越 小,越能在较低 的ε下发生动态 再结晶。
§2.3 动态再结晶的控制
二、动态再结晶的组织特点
平均晶粒尺寸D只由加工条件 . Z (T,ε)来决定
第一阶段:当塑性变形较小时,随着变形 量的增加,变形抗力增加,直到最大值。
热变形后在静态再结晶区所得到的再结晶 晶粒尺寸随变形量的增大而细化,而受变 形温度的影响较小;在动态再结晶区所得 到的再结晶晶粒尺寸主要受温度影响,受 变形量的影响较小。
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为
§2.3 动态再结晶的控制
一、动态再结晶发生的条件
用Z因子(温度补偿变形速率因子)来讨论动态 . 再结晶的条件:Z=εexp(Q/RT)=Aσn Z一定时,ε↑,材料组织发生动态回复→部分动态 再结晶→完全动态再结晶; ε一定时,Z ↑,材料组织发生完全动态再结晶→ 部分动态再结晶→动态回复; 临界值Zc:ε一定时,Z值大于该值时得不到动态 再结晶组织,Zc随着ε而变化,ε越大,则Zc值越 大。
热加工的静态再结晶是在变形后发生的,是利 用热加工的余热进行的,它与冷加工再结晶的 区别是不需要重新加热。
一、静态再结晶的形核机
再结晶晶核由亚晶成长机构和已有晶界的局部 变形诱发迁移凸出形核产生; 形核部位优先在三叉晶界,其次是晶界; 再结晶的驱动力是储存能,以缺陷伴生的能量 方式存在 .
动态再结晶能否发生,由Z和ε决定。
§2.3 动态再结晶的控制
§2.3 动态再结晶的控制
Z参数越小(即 T越高),越容 易发生动态再结 晶,再结晶的临 界变形量越小; Z一定时,初始 晶粒尺寸D0越 小,越能在较低 的ε下发生动态 再结晶。
§2.3 动态再结晶的控制
二、动态再结晶的组织特点
平均晶粒尺寸D只由加工条件 . Z (T,ε)来决定
第一阶段:当塑性变形较小时,随着变形 量的增加,变形抗力增加,直到最大值。
低合金钢Q345E静态再结晶模型研究

t i n g 0 . 2 % s t r e s s c o mp e n s a t i o n me t h o d ,t h e r e e r y s t a l l i z e d p e r c e n t a g e wa s d e i f n e d,t h e s t a t i c r e c r y s t ll a i z a t i o n a c t i v a t i o n
v o l u t i o n we r e e s t a b l i s h e d .
K e y w o r d s : Q 3 4 5 E s t e e l ; s t a t i c r e c r y s t a l l i z a t i o n ;k i n e t i c s m o d e l ; ra g i n s i z e m o d e l
No . 1
《 大型铸锻 件》
H EAVY CAS TI NG AND F0RGI NG
J a n u a r y 2 01 4
低合金钢 Q 3 4 5 E静 态 再 结 晶模 型研 究
李 佳 张 秀芝 刘建 生
( 太原科技大学材料科学与工程学 院, 山西 0 3 0 0 2 4) 摘要 : 利用 G l e e b l e 一 1 5 0 0 D热模拟试验 机对低合金高强度结 构钢 Q 3 4 5 E进行高温 双道 次热压缩试验 , 研究 不 同变形参数下 Q 3 4 5 E钢在变形奥 氏体 区 的软 化行 为 , 分 析各 变形参 数对 该钢静 态软 化的影 响 。通过 采用 0 . 2 %应力补偿法计算得到静态再结 晶百分数 ,确定 了 Q 3 4 5 E钢 的静态再 结 晶激 活能 ,建立 了静 态再 结晶动
v o l u t i o n we r e e s t a b l i s h e d .
K e y w o r d s : Q 3 4 5 E s t e e l ; s t a t i c r e c r y s t a l l i z a t i o n ;k i n e t i c s m o d e l ; ra g i n s i z e m o d e l
No . 1
《 大型铸锻 件》
H EAVY CAS TI NG AND F0RGI NG
J a n u a r y 2 01 4
低合金钢 Q 3 4 5 E静 态 再 结 晶模 型研 究
李 佳 张 秀芝 刘建 生
( 太原科技大学材料科学与工程学 院, 山西 0 3 0 0 2 4) 摘要 : 利用 G l e e b l e 一 1 5 0 0 D热模拟试验 机对低合金高强度结 构钢 Q 3 4 5 E进行高温 双道 次热压缩试验 , 研究 不 同变形参数下 Q 3 4 5 E钢在变形奥 氏体 区 的软 化行 为 , 分 析各 变形参 数对 该钢静 态软 化的影 响 。通过 采用 0 . 2 %应力补偿法计算得到静态再结 晶百分数 ,确定 了 Q 3 4 5 E钢 的静态再 结 晶激 活能 ,建立 了静 态再 结晶动
Q345E钢奥氏体动态再结晶行为研究及数学模型的建立

再结 晶是最终决 定材料 晶粒 尺寸 的诸 多关键 因素之
一
,
而 晶粒尺寸在很大程度上 又决定 了产 品的最终 显
o 110o、 5 经 3 短时均 温后 , 温度分 C、 0 110o C C, 0s 各
微组织 和力学性 能。因此 , 分析热变形过程 中动态 再
别 以 0 1s 、. s 、 s 、0S- . - 01 ~ 1 ~ 1 的应变速率 进行热压 0 ! - 缩变形 , 变形量均为 6 %, 0 变形后立 即淬火至室温 。 在
试 验过程 中实时采集应力一 应变数据 。
结 晶发生 的机理及其相应 的组织演 化过程 , 通过优 化 工艺参数 , 以达到获得理想组织和性能 的 目的。 热变形过程中 ,金属内部 同时进行着加工硬化与 回复再结 晶软化两个相反的过程 。而热加工后 的组织 与性能受热加工 时的硬化过程 和软化过程 的影 响 , 而 这个过程 又受变形温度 、 应变速率 、 变形程度 以及金 属
晶很大程度上影 响着材料 内部 的显微组织状态 , 动态
流变应力 , 工艺参 数为 : 具体 加热温度 : 2 0o , 1 0 加热 C
速 度 : /, 温时 间 : m n 冷却 速度 : o/, 5o s保 C 5 i, 5 C s变形
温 度 :0 8 0o 90 o 9 0℃ 、 0 0 o 10 0 80 o 5 C、 C、0 C、5 1 0 C、 5
() 1钢在 热变形过 程 中 , 材料 的加工硬 化和 动态
软化两种机制同时起作用 。 应力应变 曲线表现为两种
形式 , 一种是动态再结晶型 , 一种是动态 回复 型。
( ) 动态再结 晶发生 时 , 2有 应力 曲线 出现 峰值后
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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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
低碳钢奥氏体再结晶模型的建立

低碳钢奥氏体再结晶模型的建立
沈丙振;方能炜;沈厚发;柳百成
【期刊名称】《材料科学与工艺》
【年(卷),期】2005(013)005
【摘要】为了描述低碳钢变形过程的组织演化,建立了一套完整的奥氏体动态再结晶、静态再结晶、亚动态再结晶模型.本文利用Gleeble试验机研究不同初始晶粒度、变形温度、应变和应变速率对奥氏体再结晶量和晶粒尺寸变化的影响.流变应力模型考虑了变形条件对模型系数的影响.利用测得的应力-应变曲线及晶粒度由多元非线性回归得出了奥氏体再结晶模型系数,并且由模型计算的峰值应变、稳定应变、硬化区流变应力、再结晶体积分数、晶粒尺寸和实际接近.
【总页数】5页(P516-520)
【作者】沈丙振;方能炜;沈厚发;柳百成
【作者单位】清华大学,机械工程系,北京,100084;清华大学,机械工程系,北
京,100084;清华大学,机械工程系,北京,100084;清华大学,机械工程系,北京,100084【正文语种】中文
【中图分类】TG335.11
【相关文献】
1.Q235低碳钢静态再结晶模型的建立 [J], 窦晓峰;鹿守理;赵辉
2.低碳钢热变形奥氏体的再结晶行为 [J], 李治华;吴迪;赵宪明;许云波;王国栋
3.低碳钢Q235形变奥氏体的静态再结晶 [J], 王瑞珍;杨忠民;车彦民
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5.低碳钢Q235奥氏体的动态再结晶与动态相变 [J], 王瑞珍;杨忠民;车彦民
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IF钢热变形铁素体的静态再结晶行为研究

轧 ,可 以在 不 损 害 I F钢 综 合 力 学 性 能 的 基 础 上 ,
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
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
热变形奥氏体静态再结晶规律的研究

变 ” 将影响变形 过程 中轧制 负荷 , , 故对 中板 轧制 过
区间内 , 奥氏体晶粒 能够发生静态再 结 晶; 当温度为
95℃以下 时 , 2 变形 1 后再结 晶率 只有 1 %左右 , 0s 0 也就是 说 , 95℃ 以下 , 于奥 氏体未再 结 晶 区, 在 2 处 因此 , 以推断 , 3 5 可 Q 4 E实验钢 的奥 氏体再 结 晶终 止
or m 一
0
2 2 结果 分析 与讨 论 .
利 用上述 方法 , 在热 模拟 仪上 测得 不 同温 度 和
道次间隔时间 内的应 力 一应变 曲线 , 计算 出静 态再 结 晶率 , 由此绘 制 出软化率 一时间 的曲线 如图 3所
刁 。
插法计算材料 的软化 率 , 因为 剔除 了变形 后 因静 态 回复所产生 的软化 , 以近似 地认 为材 料 的软化 率 可 代表材料的静 态再结 晶率 , 比较能 够准 确地 反 映实 际情况。计算静态软化率 的方法示意如 图 2 。 奥氏体变形 后 的静 态 再结 晶率 ( s 的测 定 方 X)
别 10 90℃时 , 0 0q 5 C、 软化率分别 达 4 % 、 . % , 5 2 4 软 7
化率随着温度的降低而减少 , 以认 为 , 可 在这 个温度
越快 , 故此时 已不具备发生动态再 结晶 的条 件 , 而是
以静态再结晶为主 。也就是说 , Q 4 E中板 热轧 , 对 35 再结 晶软化不充分较为普遍 , 使金 属 内产生 “ 留应 残
温度进行双道次压 缩变形 , 录变形 过程 的应力一 记 应 变 曲线 , 形 温 度 范 围取 80 80 90 95 90 变 5 、 8 、0 、 2 、 5 、
10 0 0和 15 ℃ , 次 间 隔 时 间 取 1 5 1 、0 6 、 00 道 、 、0 2 、0
区间内 , 奥氏体晶粒 能够发生静态再 结 晶; 当温度为
95℃以下 时 , 2 变形 1 后再结 晶率 只有 1 %左右 , 0s 0 也就是 说 , 95℃ 以下 , 于奥 氏体未再 结 晶 区, 在 2 处 因此 , 以推断 , 3 5 可 Q 4 E实验钢 的奥 氏体再 结 晶终 止
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0
2 2 结果 分析 与讨 论 .
利 用上述 方法 , 在热 模拟 仪上 测得 不 同温 度 和
道次间隔时间 内的应 力 一应变 曲线 , 计算 出静 态再 结 晶率 , 由此绘 制 出软化率 一时间 的曲线 如图 3所
刁 。
插法计算材料 的软化 率 , 因为 剔除 了变形 后 因静 态 回复所产生 的软化 , 以近似 地认 为材 料 的软化 率 可 代表材料的静 态再结 晶率 , 比较能 够准 确地 反 映实 际情况。计算静态软化率 的方法示意如 图 2 。 奥氏体变形 后 的静 态 再结 晶率 ( s 的测 定 方 X)
别 10 90℃时 , 0 0q 5 C、 软化率分别 达 4 % 、 . % , 5 2 4 软 7
化率随着温度的降低而减少 , 以认 为 , 可 在这 个温度
越快 , 故此时 已不具备发生动态再 结晶 的条 件 , 而是
以静态再结晶为主 。也就是说 , Q 4 E中板 热轧 , 对 35 再结 晶软化不充分较为普遍 , 使金 属 内产生 “ 留应 残
温度进行双道次压 缩变形 , 录变形 过程 的应力一 记 应 变 曲线 , 形 温 度 范 围取 80 80 90 95 90 变 5 、 8 、0 、 2 、 5 、
10 0 0和 15 ℃ , 次 间 隔 时 间 取 1 5 1 、0 6 、 00 道 、 、0 2 、0
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42
10] Dewri R, Chakraborti N. Model Simul Mater Sci Eng, 2005 13: 173 11] Doherty R D, Hughes D A, Humphreys F J, Jonas J J, Jensen D J, Kassner M E, King W E, McNelley T R, McQueen H J, Rollett A D. Mater Sci Eng, 1997 A238: 219 12] Solas D E, Tome C N, Engler O, Wenk H R. Acta Mater, 2001: 49: 3791 13] Choi S H, Cho J H. Mater Sci Eng, 2005 A405: 86 14] Hill R, Rice J R. J Int Phys Solids, 2004 20: 339 15] Radhakrishnan B, Sarma G B, Zacharia T. Acta Mater, 1998 46: 4415 16] Raabe D, Becker R C. Model Simul Mater Sci Eng, 2000 8: 445 17] Humphreys F J. Mater Sci Forum, 2004 467-470: 107 18] Song X Y, Rettenmayr M, Muller C, Exner H E. Metall Mater Trans, 2001 32A: 2199 19] Davies C H J. Scr Mater, 1997 36: 35 20] Hutchinson W B. Int Met Rev, 1984 29: 25
Institute of Metal Research, Chinese Academy of Sciences, Shenyang 110016 Correspondent: LI Dianzhong, professor, Tel: (024)23971281, E-mail: dzli@ Manuscript received 2005{11{29, in revised form 2006{03{03
* 'Y S1
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ACTA METALLURGICA SINICA
Vol.42 No.5 May 2006 pp.474{480
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