一種微合金化鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為研究

何群才 張秀香

摘 要：利用Gleeble-2000熱模擬實(shí)驗(yàn)機(jī)對(duì)含硼微合金化鋼進(jìn)行高溫單道次熱壓縮實(shí)驗(yàn)，研究了不同變形溫度（850-1100℃），應(yīng)變速率（0.1-10s-1）條件下的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為。結(jié)果表明：該合金化鋼在實(shí)驗(yàn)中存在動(dòng)態(tài)再結(jié)晶和動(dòng)態(tài)回復(fù)現(xiàn)象，當(dāng)變形溫度越高，變形速率越低時(shí)，越易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。利用Origin軟件，運(yùn)用回歸分析法計(jì)算出實(shí)驗(yàn)鋼的熱變形激活能為285.864kJ/mol，確定了該實(shí)驗(yàn)鋼的Z參數(shù)關(guān)系式。

關(guān)鍵詞：微合金化鋼;熱模擬;動(dòng)態(tài)再結(jié)晶;激活能

中圖分類號(hào)：TG142.33 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）14-0087-02

隨著工業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展，社會(huì)對(duì)傳統(tǒng)鋼鐵材料提出了高性能，低成本，輕量化的要求，高強(qiáng)度低碳貝氏體鋼具有良好的綜合力學(xué)性能，廣泛用于建筑，石油管線，汽車面板，艦船，橋梁等，很好的順應(yīng)了時(shí)代的這種需求[1]。用TMCP工藝生產(chǎn)低碳微合金鋼在連續(xù)冷卻過程中獲得貝氏體組織的關(guān)鍵是要抑制先共析鐵素體的形成，在鋼中加入微量元素硼，利用硼向晶界強(qiáng)烈偏聚的特性來抑制多邊形鐵素體轉(zhuǎn)變，在較寬冷卻速度范圍內(nèi)都可得到貝氏體組織。加入成本較低的硼元素，不但可以節(jié)約大量鎳、鉻、鉬等昂貴的合金元素，而且有利于將鋼的高強(qiáng)度同良好可焊性和抗冷脆能力相結(jié)合，還可提高晶界強(qiáng)度進(jìn)而提高抗氫致晶間斷裂的能力，同時(shí)對(duì)低碳貝氏體鋼的微觀組織和力學(xué)性能也有明顯影響[2]。

目前，國(guó)內(nèi)外很多學(xué)者對(duì)硼在鋼中的作用進(jìn)行了研究，這些研究主要集中在硼在奧氏體晶界的偏聚行為、連續(xù)冷卻下組織的轉(zhuǎn)變、熱塑性的影響及淬透性的影響等。以往研究很少考慮硼對(duì)低碳錳鋼動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的影響，而奧氏體的晶粒尺寸，分布及織構(gòu)等顯著影響鋼鐵材料的力學(xué)性能，其在熱軋制過程中的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為影響顯著，所以有必要深入研究含硼低碳鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為，進(jìn)而提高含硼鋼的組織和性能。本文利用熱模擬試驗(yàn)機(jī)，采用單道次壓縮實(shí)驗(yàn)研究了一種含硼微合金的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶行為，獲得了實(shí)驗(yàn)鋼的再結(jié)晶激活能，確定Z參數(shù)關(guān)系式。

1 實(shí)驗(yàn)方法

實(shí)驗(yàn)用鋼采用25kg真空感應(yīng)爐冶煉，利用東北大學(xué)RALФ450試驗(yàn)機(jī)熱軋成12mm板材，其化學(xué)成份如表1所示，將鋼板加工成Ф8×15mm圓柱試樣。利用Gleeble-2000熱模擬機(jī)將試樣以10℃/s速度加熱到1150℃，保溫3min，使奧氏體充分均勻化，然后以10℃/s速度冷卻到變形溫度：1100、1050、1000、950、900和850℃。保溫30s，進(jìn)行單道次壓縮試驗(yàn)，應(yīng)變速率分別為0.1、1、5和10s-1。最大應(yīng)變量為0.9。

2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 實(shí)驗(yàn)鋼的應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖1為實(shí)驗(yàn)鋼在變形溫度850-1100℃，應(yīng)變速率0.1、1、5和10s-1變形條件下的應(yīng)力-應(yīng)變曲線，從圖1可知，曲線為2種類型：第一種是變形初期應(yīng)力隨應(yīng)變的增加先急速增加，然后出現(xiàn)峰值后應(yīng)力開始下降，下降一定程度然后幾乎保持不變，曲線呈近似水平的直線，即為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型。第二種類型曲線先增加，然后趨于平緩，即為動(dòng)態(tài)回復(fù)型。如圖1（b）應(yīng)變速率為1s-1時(shí)溫度在900℃以下為動(dòng)態(tài)回復(fù)型，在950℃以上為動(dòng)態(tài)再結(jié)晶型。此外從圖1（a-d）還可以看出，在相同的應(yīng)變速率下，峰值應(yīng)變和峰值應(yīng)力均隨變形溫度的降低而增加。圖1（e）為900℃時(shí)，不同應(yīng)變速率下實(shí)驗(yàn)鋼的流變應(yīng)力曲線，可見，當(dāng)速率為0.1s-1時(shí)為明顯動(dòng)態(tài)再結(jié)晶曲線，而速率大于0.1s-1時(shí)曲線均趨于平緩，為動(dòng)態(tài)回復(fù)型。在熱壓縮過程中，溫度越高，變形速率越低，越易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。這是因?yàn)闇囟仍礁撸訜嵴穹酱?，降低原子間的結(jié)合力，滑移運(yùn)動(dòng)阻力減小，降低了變形抗力，易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。當(dāng)變形速率較低時(shí)，有充分的時(shí)間進(jìn)行軟化，晶粒有足夠的時(shí)間長(zhǎng)大，易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

2.2 動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活的確定

3 結(jié)語

（1）本文實(shí)驗(yàn)微合金鋼在不同變形條件下發(fā)生相應(yīng)的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶及動(dòng)態(tài)回復(fù)現(xiàn)象，變形溫度越高，應(yīng)變速率越低，峰值應(yīng)力越小，越容易發(fā)生動(dòng)態(tài)再結(jié)晶。

（2）本文實(shí)驗(yàn)鋼的動(dòng)態(tài)再結(jié)晶激活能為285.864kJ/mol，相比較而言微合金化后能降低動(dòng)態(tài)再結(jié)晶的激活能。Z參數(shù)與的關(guān)系式為：Z=exp[Qdef/（RT）]=exp[286570/（RT）]。

參考文獻(xiàn)

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