《控軋控冷》課件

《控軋控冷》PPT課件本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！《控軋控冷》PPT課件本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用金屬塑性變形后組織構(gòu)造和性能均發(fā)生了很大的變化。金屬的這種組織在熱力學(xué)上處于不穩(wěn)定的亞穩(wěn)狀態(tài)，如果對其進展加熱，變形金屬就能由亞穩(wěn)狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，從而會引起一系列的組織構(gòu)造和性能的變化。這一變化過程隨加熱溫度的升高可表現(xiàn)為三個階段：回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大

形變金屬與合金在退火過程中的變化金屬塑性變形后組織構(gòu)造和性能均發(fā)生了很大的變化。金屬的這種組回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)：是指冷塑性變形的金屬在〔較低溫度下進展〕加熱時，在光學(xué)顯微組織發(fā)生改變前〔即在再結(jié)晶晶粒形成前〕所產(chǎn)生的某些亞構(gòu)造和性能的變化過程。再結(jié)晶：當(dāng)變形金屬被加熱到較高溫度時，由于原子活動能力增大，晶粒的形狀開場發(fā)生變化，被拉長及破碎的晶粒通過重新生核、長大，變成新的均勻、細小的等軸晶粒。這個過程稱為再結(jié)晶?；貜?fù)和再結(jié)晶回復(fù)：顯微組織的變化回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化。再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒。晶粒長大階段：晶界移動，晶粒粗化，到達相對穩(wěn)定的形狀和尺寸。顯微組織的變化回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化。性能變化回復(fù)階段：強度、硬度略有下降，塑性略有提高；密度變化不大，電阻明顯下降。再結(jié)晶階段：強度、硬度明顯下降，塑性明顯提高；密度急劇升高。晶粒長大階段：強度、硬度繼續(xù)下降，塑性繼續(xù)提高；粗化嚴(yán)重時下降。性能變化回復(fù)階段：晶粒長大階段：儲存能變化儲存能變化回復(fù)中刃型位錯的攀移及滑移攀移：刃型位錯沿垂直于滑移面的方向運動，使位錯線脫離原來的滑移面?；貜?fù)中刃型位錯的攀移及滑移攀移：刃型位錯沿垂直于滑移面的方向多邊化多邊化：刃型位錯通過攀移和滑移構(gòu)成豎直排列，形成位錯墻〔小角度亞晶界〕的過程。多邊化多邊化：再結(jié)晶無畸變的晶粒取代變形晶粒的過程再結(jié)晶無畸變的晶粒取代變形晶粒的過程動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)：在塑性變形過程中發(fā)生的回復(fù)動態(tài)再結(jié)晶：在塑性變形過程中發(fā)生的再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)：動態(tài)回復(fù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線：I：微應(yīng)變階段II：動態(tài)回復(fù)的初始階段III:穩(wěn)態(tài)變形狀態(tài)動態(tài)回復(fù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線：動態(tài)再結(jié)晶真應(yīng)力-應(yīng)變曲線：I：加工硬化階段II：動態(tài)再結(jié)晶的初始階段III:穩(wěn)態(tài)流變狀態(tài)動態(tài)再結(jié)晶真應(yīng)力-應(yīng)變曲線：

2.1熱變形過程中鋼的奧氏體再結(jié)晶行為

熱塑性變形過程中或變形之后的鋼組織的再結(jié)晶在控制軋制中起決定作用，奧氏體晶粒的細化是控制軋制的根底，是本課的重點。熱塑性加工變形過程是加工硬化和回復(fù)、再結(jié)晶軟化過程的矛盾統(tǒng)一。熱塑性變形過程中或變形之后的鋼組織的再結(jié)奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線與材料構(gòu)造變化示意圖真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線由三個階段組成奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線由三個階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第一階段。當(dāng)塑性變形小時，隨著變形量增加變形抗力增加，直到到達最大值。在這一階段，金屬發(fā)生塑性變形，位錯密度ρ不斷增加，ρ可以從原始退火狀態(tài)時的106～107／cm2到達屈服極限時的107～108／cm2。以后隨著變形量增大位錯密度繼續(xù)增加，這就是材料的加工硬化，造成變形應(yīng)力不斷增加到達峰值，這是熱加工過程奧氏體構(gòu)造發(fā)生變化的一個方面。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第一階段。當(dāng)塑性變形小時，隨奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線另一方面，由于材料在高溫下變形，變形中產(chǎn)生的位錯能夠在熱加工過程中通過交滑移和攀移等方式運動，使局部位錯消失，局部重新排列，造成奧氏體的回復(fù)。當(dāng)位錯重新排列開展到一定程度，形成清晰的亞晶界，稱為動態(tài)多邊形化。奧氏體的動態(tài)回復(fù)和動態(tài)多邊形化都使材料軟化。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線另一方面，由于材料在高溫下變奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線這就是奧氏體高溫小變形時奧氏體構(gòu)造發(fā)生變化的兩個方面。由于位錯的增殖速度相對說與變形量無關(guān)，而位錯的消失速度那么與位錯密度絕對值有關(guān)。因此當(dāng)變形量逐漸增大時，位錯密度也增大，位錯消失速度也隨之增大，反映在真應(yīng)力——真應(yīng)變曲線上隨著變形量加大加工硬化速度減弱，但是總的趨向在第一階段加工硬化還是超過動態(tài)軟化，因此隨變形量增加變形應(yīng)力還是不斷增加的。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線這就是奧氏體高溫小變形時奧氏奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第二階段。在第一階段動態(tài)軟化抵消不了加工硬化，隨著變形量的增加金屬內(nèi)部畸變能不斷升高，畸變能到達一定程度后在奧氏體中將發(fā)生另一種轉(zhuǎn)變，即動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生與開展使更多的位錯消失，材料的變形應(yīng)力很快下降。隨著變形的繼續(xù)進展，在熱加工過程中不斷形成再結(jié)晶核心并繼續(xù)成長直到完成一輪再結(jié)晶，變形應(yīng)力降到最低值。II：動態(tài)再結(jié)晶階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第二階段。在第一階段動態(tài)軟化奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線線從動態(tài)再結(jié)晶開場，變形應(yīng)力開場下降，直到一輪再結(jié)晶全部完成并與加工硬化相平衡，變形應(yīng)力不再下降為止，形成了真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線的第二階段。II：動態(tài)再結(jié)晶階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線線從動態(tài)再結(jié)晶開場，變形應(yīng)力動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶所必需的最低變形量稱為動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，以εc表示。εc幾乎與真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上應(yīng)力峰值所對應(yīng)的應(yīng)變量εp相等，準(zhǔn)確地講εc≈0.83εp，εp的大小與鋼的奧氏體成分和變形條件(變形溫度、變形速度)有關(guān)。曲線的最大應(yīng)力值σp(或恒應(yīng)變應(yīng)力值σs)、形變速度、變形溫度T之間符合以下關(guān)系(2—1)式中A為常數(shù)；n為應(yīng)力指數(shù)；Q為變形活化能；R為氣體常數(shù)；T為絕對溫度。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生時n為4～6，大多數(shù)為6。Q為自擴散激活能。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶所必需的最低變形量稱為動態(tài)再結(jié)晶的臨Zener-Hollomon因子(2—2)Z為溫度補償變形速率因子，可表示和T的各種組合，是一個使用方便的因子。當(dāng)變形溫度愈低、變形速率；愈大時，Z值變大，即σp、σs大，動態(tài)再結(jié)晶開場的變形量εc和動態(tài)再結(jié)晶完成的變形量εs也變大，也就是說需要一個較大的變形量才能發(fā)生再結(jié)晶。當(dāng)Q不依賴于應(yīng)力、溫度時，εp〔或εc〕可用Zener-Hollomon因子Z來表示:Zener-Hollomon因子(2—2)當(dāng)Q不依賴于應(yīng)力、動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形核長大的同時持續(xù)進展變形的。這樣由再結(jié)晶形成的新晶粒又發(fā)生了變形，產(chǎn)生了加工硬化，富集了新的位錯，并且開場了新的軟化過程〔動態(tài)回復(fù)甚至動態(tài)再結(jié)晶〕。因此就整個奧氏體來說，任一時刻在金屬內(nèi)部總存在著變形量由零到εc的一系列晶粒，也就是說動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生就奧氏體的整體來說并不能完全消除全部的加工硬化。反映在真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線上，就是在發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶后，金屬材料的變形應(yīng)力仍然高于原始狀態(tài)〔即退火狀態(tài)〕的變形應(yīng)力。動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第三階段。當(dāng)?shù)谝惠唲討B(tài)再結(jié)晶完成以后，在真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線上將出現(xiàn)兩種情況：一種情況是應(yīng)力到達穩(wěn)定值，變形量雖不斷增加而應(yīng)力根本不變，呈穩(wěn)態(tài)變形。這種情況稱為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶；另一種情況是應(yīng)力出現(xiàn)波浪式變化，呈非穩(wěn)態(tài)變形。這種情況稱為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第三階段。當(dāng)?shù)谝惠唲討B(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc>εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。一旦動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后不需要太大的變形量，奧氏體就全部完成了第一輪動態(tài)再結(jié)晶。由于εc>εr，當(dāng)?shù)谝惠喸俳Y(jié)晶全部完成時已再結(jié)晶的晶粒內(nèi)新承受的變形量都還達不到εc，因而還不能立即發(fā)生第二輪動態(tài)再結(jié)晶，只有再繼續(xù)變形使晶粒內(nèi)的變形量到達εc，第二輪動態(tài)苒結(jié)晶才開場發(fā)生。在兩輪再結(jié)晶之間由于動態(tài)回復(fù)抵消不了加工硬化，應(yīng)力值就要上升，因此真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上出現(xiàn)波浪形式。這種情況下動態(tài)再結(jié)晶是連續(xù)進展的。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc>εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc<εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后，隨著變形的繼續(xù)，一方面再結(jié)晶繼續(xù)開展，另一方面已發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的晶粒又承受新的變形，這兩個過程同時在進展著。由于εc<εr，所以在奧氏體晶粒全部進展完第一輪再結(jié)晶之前，已經(jīng)動態(tài)再結(jié)晶晶粒內(nèi)就到達了εc的變形量，開場發(fā)生第二輪的動態(tài)再結(jié)晶。εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，要想使奧氏體全部發(fā)生再結(jié)晶就需要繼續(xù)變形。由動態(tài)再結(jié)晶產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量用εr

表示。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc<εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線在奧氏體內(nèi)幾輪的動態(tài)再結(jié)晶同時發(fā)生，每一輪的動態(tài)再結(jié)晶又同時處在變形的不同階段：有的剛開場，有的接近完畢，奧氏體內(nèi)部各個晶粒的變形量不同，有的是零，有的接近εc。其結(jié)果反映出一個平均近似不變的應(yīng)力值，在這種情況下奧氏體是連續(xù)不斷的動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線在奧氏體內(nèi)幾輪的動態(tài)再結(jié)晶同時發(fā)生變形溫度T和變形速度對εc、εr都有影響，只是對εr的影響比對εc的影響大。也就是說，當(dāng)T高或低時εc>εr，出現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)變形，連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。而當(dāng)T低或高時，εc<εr，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)變形，連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。

Q235鋼變形條件對真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的影響

工藝參數(shù)對εc、εr

的影響變形溫度T和變形速度對εc、εr都有影響，只是對εr的影

2.2熱變形間隙時間內(nèi)鋼的奧氏體再結(jié)晶行為

熱加工過程中的任何階段都不能完全消除奧氏體的加工硬化，這就造成了組織構(gòu)造的不穩(wěn)定性。熱加工的間隙時間里〔如軋制道次之間〕或加工后在奧氏體區(qū)的緩冷過程中將繼續(xù)發(fā)生變化，力圖消除加工硬化組織，使金屬組織構(gòu)造到達穩(wěn)定狀態(tài)。這種變化仍然是回復(fù)、再結(jié)晶過程，但是它們不是發(fā)生在熱加工過程中，所以叫做靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。熱加工過程中的任何階段都奧氏體在熱加工間隙時間里應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化σy:奧氏體的屈服應(yīng)力σ1:奧氏體到達變形量為ε1的屈服應(yīng)力σy1:變形后恒溫保持τ時間以后再次發(fā)生塑性變形的應(yīng)力值那么σy1≤σ1在兩次變形間奧氏體軟化的數(shù)量：〔σ1-σy1〕與〔σ1-σy〕之比，稱為軟化百分?jǐn)?shù)，以x表示之，那么x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕

奧氏體在熱加工間隙時間里σy:奧氏體的屈服應(yīng)力軟化百分?jǐn)?shù)x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕當(dāng)x=1時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里消除了全部加工硬化，全部恢復(fù)到變形前的原始狀態(tài),σy1=σy,就是全部靜再結(jié)晶的結(jié)果。當(dāng)x=0時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里沒有任何的軟化，因此σy1=σ1當(dāng)0＜x＜1時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里發(fā)生了不同程度的回復(fù)與再結(jié)晶。軟化百分?jǐn)?shù)x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕變形量對奧氏體在熱加工間隙時間里軟化行為的影響

εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，要想使奧氏體全部發(fā)生再結(jié)晶就需要繼續(xù)變形。εp是真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上應(yīng)力峰值所對應(yīng)的應(yīng)變量。εs是產(chǎn)生靜態(tài)再結(jié)晶的最小變形量〔靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量〕。εf是再結(jié)晶由產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量。變形量對奧氏體在熱加工間隙時間里軟化行為的影響εc是奧氏體

〔1〕當(dāng)ε1小于εs時〔a點，a曲線〕曲線a表示了兩次變形間隔時間里軟化的情況與軟化的速度。曲線說明變形一停頓軟化就立即發(fā)生，隨時間的延長軟化百分?jǐn)?shù)增大，當(dāng)?shù)竭_一定程度后軟化停頓，這個過程大約在100s內(nèi)完成。僅僅軟化了30％，還有70％的加工硬化不能消除。這種變化有如冷加工的退火階段，稱為靜態(tài)回復(fù)。靜態(tài)回復(fù)可以局部減少位錯．未消除的加工硬化對下次變形有迭加作用。如果這是最后一次變形，那么在急冷下來的相變組織中仍能繼承高溫形變的加工硬化構(gòu)造?！?〕當(dāng)ε1小于εs時〔a點，a曲線〕

〔2〕當(dāng)εs＜ε1＜εc時〔b點，b曲線〕曲線說明第一階段的靜回復(fù)軟化用了100s時間。軟化率到達45％。如果繼續(xù)保持高溫，經(jīng)過一段潛伏期后即進入第二階段的軟化，即靜態(tài)再結(jié)晶。靜態(tài)再結(jié)晶可以使軟化百分?jǐn)?shù)到達x=1，全部形成了新的無位錯的晶粒。如果再次變形，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線恢復(fù)到原始狀態(tài)。這里把產(chǎn)生靜態(tài)再結(jié)晶的最小變形量εs稱為靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量?！?〕當(dāng)εs＜ε1＜εc時〔b點，b曲線〕

〔3〕當(dāng)εc＜ε1＜εf時〔c點，c曲線〕曲線c表示變形在動態(tài)再結(jié)晶開場后的某一個階段停頓的軟化情況。曲線被分為三個階段。第一個階段是靜態(tài)回復(fù)階段；第三個階段是經(jīng)過一個潛伏期后的靜態(tài)再結(jié)晶階段；中間的那段可以認(rèn)為是由于原來動態(tài)再結(jié)晶核心的繼續(xù)長大，這個過程幾乎不需要潛伏期，可以稱為次動態(tài)再結(jié)晶或亞動態(tài)再結(jié)晶，其特點象沒有潛伏期的靜態(tài)再結(jié)晶?！?〕當(dāng)εc＜ε1＜εf時〔c點，c曲線〕

〔4〕當(dāng)εf＜ε1時〔d點，d曲線〕d點表示變形應(yīng)力超過最大應(yīng)力到達正常應(yīng)力局部〔變形應(yīng)力穩(wěn)定階段〕，動態(tài)再結(jié)晶晶粒維持一定的大小和形狀，此時加工硬化率和動態(tài)再結(jié)晶的軟化率到達平衡，在這種變形量下停頓變形，保持變形的高溫，材料的軟化過程如d由線。在動態(tài)再結(jié)晶的根底上軟化開場，由于動態(tài)再結(jié)晶的組織中有不均勻位錯密度，變形一停頓馬上就進入靜態(tài)回復(fù)階段，接著就是次動態(tài)再結(jié)晶階段。曲線d上不出現(xiàn)平臺，僅出現(xiàn)拐點，這也說明次動態(tài)再結(jié)晶不需要潛伏期。由于這個階段的熱加工變形量很大，發(fā)生的動態(tài)再結(jié)晶的核心很多，形變停頓后這些核心很快繼續(xù)長大，生成無位錯的新晶粒，消除全部加工硬化，所以不發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶的軟化過程?！?〕當(dāng)εf＜ε1時〔d點，d曲線〕變形量與三種靜態(tài)軟化類型的關(guān)系

Ⅰ區(qū)表示靜態(tài)回復(fù)軟化Ⅱ區(qū)表示亞動態(tài)再結(jié)晶軟化Ⅲ區(qū)表示靜態(tài)再結(jié)晶軟化陰影區(qū)ABCD是“制止帶〞，表示在小于εs的變形量下變形，在變形的間隔時間里只發(fā)生靜態(tài)回復(fù)，局部地區(qū)由于形變引起晶界遷移而產(chǎn)生粗大晶粒，這是不希望發(fā)生的。變形量與三種靜態(tài)軟化類型的關(guān)系Ⅰ區(qū)表示靜態(tài)回復(fù)軟化

2.3動態(tài)再結(jié)晶的控制

一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形核長大的同時持續(xù)進展變形的。這樣由再結(jié)晶形成的新晶粒又發(fā)生了變形，產(chǎn)生了加工硬化，富集了新的位錯，并且開場了新的軟化過程〔動態(tài)回復(fù)甚至動態(tài)再結(jié)晶〕。因此就整個奧氏體來說，任一時刻在金屬內(nèi)部總存在著變形量由零到εc的一系列晶粒，也就是說動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生就奧氏體的整體來說并不能完全消除全部的加工硬化。反映在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上，就是在發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶后，金屬材料的變形應(yīng)力仍然高于原始狀態(tài)〔即退火狀態(tài)〕的變形應(yīng)力。動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

當(dāng)Z一定時，隨著加工程度ε的增大，材料組織發(fā)生由動態(tài)回復(fù)→局部動態(tài)再結(jié)晶→完全動態(tài)再結(jié)晶的變化。當(dāng)加工程度ε一定時，隨著Z的變大，材料組織發(fā)生由完全動態(tài)再結(jié)晶→局部動態(tài)再結(jié)晶→動態(tài)回復(fù)的變化。也就是ε一定時，在某一Z值以上得不到動態(tài)再結(jié)晶組織，這個Z值就為Z的上臨界值Zc，應(yīng)該指出，Zc值是隨加工程度ε而變的，ε愈大Zc愈大，即在較大的Z值下也能產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶。因此動態(tài)再結(jié)晶能否發(fā)生，要由Z和ε來決定。一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件當(dāng)Z一定時，隨著加工程度ε的增大，五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖

由于變形溫度T〔即Z參數(shù)〕和變形量ε的變化，熱變形奧氏體可以分別處于加工硬化、局部動態(tài)再結(jié)晶和完全動態(tài)再結(jié)晶狀態(tài)。Z參數(shù)愈小〔即T愈高〕那么愈易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶臨界變形量就愈小。試驗條件下≈10s-1五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖由于變形溫度T〔即Z參數(shù)〕和變形量ε的五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖

前4種鋼的動態(tài)再結(jié)晶的難易程度大體相當(dāng)，僅12MnTiNb鋼的動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生比較困難，要在較低的Z參數(shù)下才能發(fā)生。這說明鈦和鈮具有強烈阻礙動態(tài)再結(jié)晶的作用。試驗條件下≈10s-1五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖前4種鋼的動態(tài)再結(jié)晶的難易程度大體相當(dāng)一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

國內(nèi)的測定數(shù)據(jù)說明，碳鋼、低合金鋼在<10s-1，T>1000℃時真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線出現(xiàn)峰值，即能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。厚板軋制時因變形速率大〔≈10s-1~20s-1〕故Z值大，大于通常在一道次變形量下(≈10～20％)的Zc值，因而不能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。

一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件國內(nèi)的測定數(shù)據(jù)說明，碳鋼、低合金鋼一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

材料的初始晶粒尺寸D0也影響動態(tài)再結(jié)晶的產(chǎn)生。Z一定時，D0愈小，愈能在較低的ε下產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶。亦即隨著D0的減小，產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶的加工范圍變大。一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件材料的初始晶粒尺寸D0也影響動態(tài)再二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶是一個混晶組織。其平均晶粒尺寸D只由加工條件Z來決定，Z和D之間的關(guān)系符合Z=AD-m關(guān)系，Z愈大〔即變形溫度低、變形速率大〕那么D愈小〔圖中m≈2.4〕。并且D與初始晶粒尺寸D0無關(guān)。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點動態(tài)再結(jié)晶是一個混晶組織。其平均晶二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶晶粒細化的唯一條件是提高Z值。然而動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生又必須使Z值小于Zc值，那么要得到細小的晶粒就必須盡可能提高Zc，而Zc是與ε、D0有關(guān)的。ε變大Zc變大，D0變小Zc變大。因而ε、D0變化，在同一變形溫度、變形速度下(即Z值不變)所得到的D是一樣的，但是ε、D0的變化可使發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的上臨界值Zc上升，因而有可能采用大的Z值仍能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，并得到小的D值。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點動態(tài)再結(jié)晶晶粒細化的唯一條件是提高二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

研究說明，動態(tài)再結(jié)晶的平均晶粒尺寸D在一定變形量范圍內(nèi)還與變形量有關(guān)。由于變形量不同，奧氏體再結(jié)晶晶粒經(jīng)受過的變形周期次數(shù)不同，所以最終動態(tài)再結(jié)晶晶粒大小不同。只有當(dāng)形變量到達一定程度后(即應(yīng)力到達穩(wěn)定值的變形量)，才能使動態(tài)再結(jié)晶晶粒到達在該Z參量條件下的極限值。只有這時動態(tài)再結(jié)晶晶粒大小才不隨變形量而變，僅取決于Z參數(shù)。

動態(tài)再結(jié)晶組織是存在一定加工硬化程度的組織。因此在平均晶粒尺寸一樣時，動態(tài)再結(jié)晶組織比靜態(tài)再結(jié)晶組織有更高的強度，而且動態(tài)再結(jié)晶組織中的較高密度的位錯網(wǎng)當(dāng)轉(zhuǎn)變成馬氏體后可塞積于馬氏體中，因而提高了材料的韌性。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點研究說明，動態(tài)再結(jié)晶的平均晶粒尺寸

2.4

靜態(tài)再結(jié)晶的控制熱加工的靜態(tài)再結(jié)晶是在變形后發(fā)生的，是利用熱加工的余熱進展的，它與冷加工后再結(jié)晶的區(qū)別在于不需要重新加熱。熱加工的靜態(tài)再結(jié)晶是在變形后發(fā)生

一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量三、靜態(tài)再結(jié)晶速度四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量五、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的大小六、保溫中奧氏體晶粒的長大2.4靜態(tài)再結(jié)晶的控制一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)2.4靜態(tài)再結(jié)晶的控制一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

再結(jié)晶晶核由亞晶成長機構(gòu)和已有晶界的局部變形誘發(fā)遷移凸出形核產(chǎn)生。有報告認(rèn)為在Si-Mn鋼和HSLA〔高強度低合金鋼〕鋼中前一種機構(gòu)起主要作用，后一種機構(gòu)起次要作用。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)再結(jié)晶晶核由亞晶成長機構(gòu)和已有晶界一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小的金屬中變形不均勻，位錯密度不同。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小的金屬中亞晶界凸出形核，凸向亞晶粒小的方向一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的金屬中適于高層錯能金屬，相鄰亞晶粒上的某些位錯，通過攀移和滑移，轉(zhuǎn)移到周圍的晶界或亞晶界上，導(dǎo)致原來亞晶界的消失，然后通過原子擴散和位置的調(diào)整，終于使兩個或更多個亞晶粒的取向變?yōu)橐恢?，合并成一個大晶粒一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的金屬中適于低層錯能金屬，通過亞晶合并和亞晶長大〔通過亞晶界的移動〕，使亞晶界與基體間的取向差增大，直至形成大角度晶界，便成為再結(jié)晶的核心一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

靜態(tài)再結(jié)晶的形核部位優(yōu)先在三個晶界的交點處產(chǎn)生，其次在晶界處發(fā)生，通常不發(fā)生在晶內(nèi)。只有在低溫大變形量下，在晶內(nèi)形成非常強的變形帶后，才能在晶內(nèi)的變形帶上形核。同時由于變形的不均勻性〔它既可以是由于動回復(fù)和靜回復(fù)不能完全消除加工硬化引起的，也可以是由于動態(tài)再結(jié)晶不完全所引起的〕，靜態(tài)再結(jié)晶晶核的形成也是不均勻的，因此容易產(chǎn)生初期的大直徑晶粒。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)靜態(tài)再結(jié)晶的形核部位優(yōu)先在三個晶界一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

再結(jié)晶的驅(qū)動力是儲存能。它是以構(gòu)造缺陷所伴生的能量方式存在。影響儲存能的因素可以分為兩大類：一類是工藝條件，其中主要是變形量、變形溫度、變形速度；另一類是材料的內(nèi)在因素，主要是材料的化學(xué)成分和冶金狀態(tài)等。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)再結(jié)晶的驅(qū)動力是儲存能。它是以構(gòu)造一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

儲存能隨變形量的增加而增加，但其增加速率逐漸減慢，有趨于飽和的趨勢。增加變形溫度和降低變形速度對儲存能的影響方向是一致的，都是由于加工硬化程度降低而使儲存能減少。在一樣條件下變形的金屬，儲存能將隨金屬熔點的降低而減小(只有銀例外)。使金屬強化的第二相和固溶體中溶質(zhì)含量的增加都使儲存能增加。在其它條件一樣的情況下，細晶粒比粗晶粒的儲存能高。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)儲存能隨變形量的增加而增加，但其增二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量

熱變形后的靜態(tài)再結(jié)晶不是無條件發(fā)生的。在一定的變形溫度和變形速度下，為了使靜態(tài)再結(jié)晶發(fā)生，給以某一個臨界值以上的變形量是必要的，這個臨界值就稱為靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量εs。變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響變形后的停留時間對臨界變形量的影響二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量熱變形后的靜態(tài)再結(jié)變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響

Si-Mn鋼的臨界變形量小，原始晶粒度和變形溫度的影響也小。而Nb鋼中軋制溫度的影響大，隨著軋制溫度降低，臨界變形量急劇增大，以至在950℃以下靜態(tài)再結(jié)晶實際上不可能發(fā)生。

另外，原始晶粒直徑大，臨界變形量也大。Nb鋼與Si-Mn鋼相比，Nb鋼的再結(jié)晶臨界變形量明顯增大。變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響另變形后停留時間對臨界變形量的影響

變形后停留時間長，再結(jié)晶所需要的臨界變形量就小。變形后停留時間對臨界變形量的影響變形后停留時間長，再結(jié)晶所三、靜態(tài)再結(jié)晶速度

熱加工后奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶的速度主要取決于奧氏體內(nèi)部存在的儲存能的大小、熱加工后停留溫度的上下、奧氏體成分和第二相質(zhì)點大小等。金屬在變形后的停留時間里，首先發(fā)生回復(fù)過程，儲存能逐步被釋放出來，約占總儲存能的0.3-0.7〔前者為純金屬的數(shù)據(jù)，后者為某些合金的數(shù)據(jù)〕，直到發(fā)生再結(jié)晶，儲存能全部被釋放。三、靜態(tài)再結(jié)晶速度熱加工后奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶的速度主要取決三、靜態(tài)再結(jié)晶速度

再結(jié)晶速度用再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與時間的關(guān)系曲線表示。其特征是經(jīng)過一段潛伏期后形成一條S形曲線，可見再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)是隨時間的延長而增加的，一般再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與時間關(guān)系為x=1-exp(-Ktn)(2-4)式中K為常數(shù)，n為與形變再結(jié)晶溫度有關(guān)的一個常數(shù)，t為恒溫保持時間，x為再結(jié)晶體積百分?jǐn)?shù)。三、靜態(tài)再結(jié)晶速度再結(jié)晶速度用再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與時間的關(guān)系曲線三、靜態(tài)再結(jié)晶速度

當(dāng)奧氏體成分一定時，增加變形量、提高變形速度、提高變形后的停留溫度都將提高回復(fù)和再結(jié)晶的速度，而奧氏體中的微量元素將強烈地阻止再結(jié)晶的發(fā)生。當(dāng)變形量為30％時，碳鋼在>900℃下靜態(tài)再結(jié)晶在很短時間內(nèi)就全部完成了，只有在變形溫度<850℃時靜態(tài)再結(jié)晶速度才開場變慢。而Nb鋼在950℃以下發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶就相當(dāng)困難了。該圖還說明，當(dāng)再結(jié)晶完成50％左右時，再結(jié)晶速度最快。三、靜態(tài)再結(jié)晶速度當(dāng)奧氏體成分一定時，增加變形量、提高變形四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量

靜態(tài)再結(jié)晶從開場到全部完畢是一個過程。在此過程中再結(jié)晶的數(shù)量將隨著變形量、變形溫度和變形后的停留時間而變化。圖2-15顯示含鈦16Mn鋼在1000℃軋制和850℃軋制時，停留時間增長，奧氏體再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)增加。四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量靜態(tài)再結(jié)晶從開場到全部完畢是一個過程。四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量

如果軋后停留時間一樣，再結(jié)晶的數(shù)量與變形量、變形溫度的關(guān)系如圖，奧氏體再結(jié)晶的百分?jǐn)?shù)正比于變形量與變形溫度。四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量如果軋后停留時間一樣，再結(jié)晶的數(shù)量與變五、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的大小

各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響再結(jié)晶區(qū)域圖五、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的大小各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響

再結(jié)晶晶粒尺寸d與再結(jié)晶的形核速率N、再結(jié)晶晶粒的成長速度G之間存在以下近似關(guān)系：d=常數(shù)(G/N)1/4再結(jié)晶晶粒的成長速度：G=dR/dt(R：再結(jié)晶晶粒半徑)，上式可以寫成G=BEs/λ式中B為晶界的遷移率；Es為克分子的儲存能。1克分子=1摩爾?？朔肿邮悄柕牟粯?biāo)準(zhǔn)名稱各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響再結(jié)晶晶粒尺寸d與再結(jié)各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響

所有影響儲存能的因素都影響晶粒的成長速度。隨變形量的增加Es增加，所以G也增加，而且G與變形量的變化規(guī)律與Es的變化規(guī)律是一致的。原始晶粒的大小對G的影響也是通過晶粒大小對Es的影響起作用的，因此在應(yīng)變數(shù)值相等的條件下，原始晶粒愈細小Es也愈大，G值也大。溫度對G的影響也可以通過溫度對B的影響表現(xiàn)出來，變形溫度提高使G增大。金屬中的第二相析出對G的影響也很大。各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響所有影響儲存各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響

再結(jié)晶的形核速率隨形變量的增加而增加。圖2-17表示形變量對N、G及N/G的影響。由圖可以看出，當(dāng)變形量小于5％時，N≈0，說明耍發(fā)生再結(jié)晶需要一個最小變形量——臨界變形量。各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響

可以定性地說，增加N，減小G可以得到細小的再結(jié)晶晶粒。因此影響N、G的因素就必然影響再結(jié)晶晶粒的尺寸。各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響取決于假設(shè)干因素的綜合效果，其定量計算只能根據(jù)具體鋼種的實測數(shù)據(jù)作統(tǒng)計處理。如Towle和Gladman根據(jù)304、316不銹鋼的試驗得出drex∝ε-0.5d0Z-0.06(2—5)式中ε為變形量，d0為原始晶粒直徑，Z為溫度補償速度參數(shù)。各種因素對靜態(tài)再結(jié)晶晶粒尺寸的影響可以定性地說，增加N，各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

奧氏體靜態(tài)再結(jié)晶是在一個過程中完成的，因而各種因素不僅對再結(jié)晶晶粒尺寸有影響，也同時影響再結(jié)晶的數(shù)量，使奧氏體平均晶粒尺寸的變化不完全一樣于靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的尺寸變化，因此使情況變得更為復(fù)雜?！?〕變形量的影響〔2〕變形溫度的影響〔3〕變形速度的影響〔4〕變形后停留時間的影響〔5〕原始晶粒大小的影響〔6〕微合金元素的影響各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響奧氏體靜態(tài)再各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔1〕變形量的影響在軋制溫度一定的條件下，變形后的奧氏體晶粒的平均晶粒尺寸隨變形量的增大而減小。這一方面是由于奧氏體再結(jié)晶數(shù)量增加的結(jié)果〔當(dāng)在局部再結(jié)晶區(qū)軋制時〕，另一方面是由于變形量增加，G/N降低，故再結(jié)晶晶粒變細。在大壓下率局部的晶粒細化效果減弱，在60%的壓下率下甚至沒有晶粒細化作用，其極限值為20~40μm。各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔1〕變形量的影響各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔2〕變形溫度的影響在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)內(nèi)軋制時，隨著軋制溫度的降低，奧氏體再結(jié)晶平均晶粒尺寸也減小。而在奧氏體局部再結(jié)晶區(qū)內(nèi)軋制時，隨著軋制溫度降低，奧氏體未再結(jié)晶的數(shù)量增大，就有可能使奧氏體平均晶粒尺寸增大。由于變形溫度會改變變形后的儲存能及晶界遷移率B而影響G/N，降低變形溫度會減小G/N，使再結(jié)晶晶粒細化。但變形溫度增加對G/N的影響微弱。因此晶粒大小是變形溫度的弱函數(shù)。各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔2〕變形溫度的影響各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔3〕變形速度的影響變形速度可以看成與變形溫度有同樣效果的因素。低變形速度相當(dāng)于高變形溫度；高變形速度相當(dāng)于低變形溫度。實際生產(chǎn)中，在一定設(shè)備條件下，變形速度變化不會很大，對奧氏體平均晶粒尺寸的影響不是主要的。各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔3〕變形速度的影響各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔4〕變形后停留時間的影響停留時間的延長既會增加奧氏體再結(jié)晶的數(shù)量〔在奧氏體局部再結(jié)晶區(qū)中變形時〕，也會使已再結(jié)晶的奧氏體晶粒長大。因此其結(jié)果將示奧氏體再結(jié)晶情況而定。當(dāng)在奧氏體完全再結(jié)晶區(qū)軋制時(圖中變形量>20％的區(qū)域)，奧氏體平均晶粒尺寸隨停留時間增加而增大，而在奧氏體局部再結(jié)晶區(qū)軋制時情況那么相反。含鈮16Mn鋼空延時間對奧氏體平均晶粒尺寸的影響圖各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔4〕變形后停留時間的各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔5〕原始晶粒大小的影響原始晶粒愈細儲存能愈大，N、G都增大，但N增加比G快，所以再結(jié)晶后晶粒也愈細。但是奧氏體原始晶粒尺寸的影響隨變形量的加大而逐漸減小，當(dāng)變形量到達57％時，原始晶粒尺寸幾乎對再結(jié)晶后的晶粒尺寸沒有影響。各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔5〕原始晶粒大小的影各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響

〔6〕微合金元素的影響微合金元素在鋼中以C和(或)N的化合物形式析出，一般都能使G／N減小，所以可以起細化晶粒作用。溶于固溶體的微合金元素其作用主要在于它能吸附于界面，顯著降低界面活動性，阻礙了晶面的擴散移動。以小質(zhì)點形式分布在基體中的不溶析出物，也可以降低晶界的活動性，阻止晶粒的長大，并同時還會引起形變儲存能的增加，從而使N也增大。由于微合金元素，尤其是Nb有很強的抑制奧氏體再結(jié)晶的作用，和不含微合金元素的鋼相比，在同樣變形條件下，再結(jié)晶數(shù)量減少，使奧氏體平均晶粒尺寸增大。各種因素對奧氏體平均晶粒尺寸的影響〔6〕微合金元素的影響再結(jié)晶區(qū)域圖

熱變形后的組織隨著變形量、變形溫度、變形速度等的不同變化很大。在以變形量為橫坐標(biāo)、變形溫度為縱坐標(biāo)的圖上。可根據(jù)變形后的組織是否發(fā)生再結(jié)晶將圖分成三個區(qū)域，即再結(jié)晶區(qū)、局部再結(jié)晶區(qū)和未再結(jié)晶區(qū)。壓下率大的局部發(fā)生完全再結(jié)晶，壓下率低于再結(jié)晶臨界變形量的局部只發(fā)生回復(fù)，不發(fā)生再結(jié)晶，在這兩者之間有一個局部再結(jié)晶區(qū)。再結(jié)晶區(qū)域圖熱變形后的組織隨著變形量、變形溫度、變形速度等再結(jié)晶區(qū)域圖

產(chǎn)生局部再結(jié)晶的臨界壓下率和完成靜態(tài)再結(jié)晶的臨界壓下率隨著變形溫度的降低而加大。而且受原始晶粒直徑和化學(xué)成分的影響。原始晶粒直徑大，臨界曲線就向大壓下率方向移動。Nb、V、Ti等強碳化物元素有抑制再結(jié)晶的作用，因而能不同程度地把臨界壓下率曲線推向大壓下率方向。熱變形后在靜態(tài)再結(jié)晶區(qū)所得到的再結(jié)晶晶粒尺寸隨變形量的增大而細化，而受變形溫度的影響較小〔在動態(tài)再結(jié)晶區(qū)中得到的再結(jié)晶晶粒尺寸主要受變形溫度的影響，受變形量的影響比較小〕。再結(jié)晶區(qū)域圖產(chǎn)生局部再結(jié)晶的臨界壓下率和完成靜態(tài)再結(jié)晶區(qū)域圖

在未再結(jié)晶區(qū)(I區(qū))中變形時，如給以6％的變形量，多數(shù)的晶粒將保持原形不變，只是釋放了局部畸變能，即產(chǎn)生回復(fù)。但在很多處出現(xiàn)了比原始晶粒大幾倍的巨大晶粒．這是由于輕微的變形在局部地方誘發(fā)起晶界移動而發(fā)生的現(xiàn)象。這個事實具有重要意義，即在回復(fù)區(qū)給以壓下不僅不引起再結(jié)晶細化．相反地使局部生成巨大晶粒，從而使相變后的鐵素體組織粗大不均，力學(xué)性能變壞。再結(jié)晶區(qū)域圖在未再結(jié)晶區(qū)(I區(qū))中變形時，如給以6％的再結(jié)晶區(qū)域圖

在局部再結(jié)晶區(qū)〔Ⅱ區(qū)〕軋制能得到再結(jié)晶和未再結(jié)晶晶粒的混合組織，也就是局部再結(jié)晶組織。在Ⅱ區(qū)中變形不會發(fā)生如同在I區(qū)中那樣巨大的晶粒。在再結(jié)晶區(qū)〔Ⅲ區(qū)〕中軋制所得到的全部是細小的再結(jié)晶組織。再結(jié)晶區(qū)域圖在局部再結(jié)晶區(qū)〔Ⅱ區(qū)〕軋制能得到再結(jié)晶和未再結(jié)再結(jié)晶區(qū)域圖

以上是一道次軋制時的情況，那么多道次軋制時其組織又會發(fā)生怎樣的變化呢？在Ⅲ區(qū)中連軋兩道〔每道壓下率為28％〕后得到全部細化的再結(jié)晶組織。再結(jié)晶區(qū)多道次軋制后奧氏體晶粒的大小既決定于總變形量也決定于道次變形量，尤以道次變形量的作用大。道次變形量或總變形量增大都能使奧氏體晶粒細化，但是再結(jié)晶晶粒細化有一個限度，大約只能到達20~40μm。再結(jié)晶區(qū)域圖以上是一道次軋制時的情況，那么多道次軋在Ⅱ區(qū)中用了3道次和5道次連續(xù)壓下，在3道中每道壓下10％得到再結(jié)晶和未再結(jié)晶的混合組織，而在5道次連續(xù)壓下時(總壓下率為42％)，卻得到全部再結(jié)晶的組織。如果軋制道次足夠〔總變形量足夠〕，這個階段得到的組織比較細而且整齊。在多道次軋制時，軋制溫度逐步下降，它是不利于再結(jié)晶進展的。因此仍有可能雖經(jīng)多道次軋制，在Ⅱ區(qū)中有足夠的總壓下量，但仍然得不到全部再結(jié)晶組織。再結(jié)晶區(qū)域圖在Ⅱ區(qū)中用了3道次和5道次連續(xù)壓下，在3道中每道壓下10再結(jié)晶區(qū)域圖

在I區(qū)中連續(xù)軋制時，如果給以每道6％的多道次壓下，即使軋制5道(總壓下率27％)，也只能得到少數(shù)的再結(jié)晶晶粒，大局部是回復(fù)的晶粒和巨大晶粒的混合組織。即使7道次軋制(總壓下率36％)，軋制情況也沒有本質(zhì)的變化。按9道次軋制(總壓下率43％)，可以看到進展了一些再結(jié)晶，但是回復(fù)晶粒和巨大晶粒的混合組織仍占主體。也就是說，如果在未再結(jié)晶區(qū)中給以一個不適當(dāng)?shù)膲合铝烤蜁鹁薮缶Я５漠a(chǎn)生，這種巨大晶粒在以后的軋制中很難消失，即使再給以連續(xù)的局部再結(jié)晶區(qū)的壓下量也很難消失。再結(jié)晶區(qū)域圖在I區(qū)中連續(xù)軋制時，如果給以每道6％的多道次壓再結(jié)晶區(qū)域圖

例如每道壓下率6％．軋制4道〔總壓下率22％〕，形成巨大的晶粒，對它假設(shè)以14％壓下率軋制1道(壓下率共33％)，那么巨大晶粒原封不動地保存，其它晶粒再結(jié)晶后細化。假設(shè)以14％壓下率軋制3道(壓下率共50％)，那么大局部巨大晶粒細化，但到處仍可看到巨大晶粒的痕跡。在I區(qū)中連續(xù)軋制時如果所給予的壓下率適宜，就不會產(chǎn)生巨大晶粒，那么全部晶粒都是未再結(jié)晶晶粒，它將隨著軋制道次的增加〔總變形量的增加〕晶粒拉長，晶內(nèi)形變帶逐漸增加并逐漸均勻。晶粒的拉長程度和變形帶的增加程度與在l區(qū)中的總變形量成正比例，而與道次變形量關(guān)系不大。再結(jié)晶區(qū)域圖例如每道壓下率6％．軋制4道〔總壓下率22％〕再結(jié)晶圖再結(jié)晶圖再結(jié)晶晶粒大小的控制再結(jié)晶晶粒大小的控制保溫中奧氏體晶粒的長大

奧氏體再結(jié)晶完成后在高溫下繼續(xù)停留，晶粒將會長大。這時奧氏體晶粒長大的驅(qū)動力不是畸變能，而是由小晶粒長大成大晶?？梢詼p小晶界面積，從而減少總的晶界能〔驅(qū)動力是晶粒長大前后總的晶界能差〕。恒溫下奧氏體晶粒長大的直徑D與恒溫下停留時間有關(guān)，根據(jù)實驗結(jié)果得到：D=Ktn(2—6)式中K、n是常數(shù)。對不同的鋼材和溫度其值是不同的。如1150℃保溫時，Si-Mn鋼的n≈0.2，Nb鋼、Ti鋼n≈0.03～0.04。保溫中奧氏體晶粒的長大奧氏體再結(jié)晶完成后在高溫下保溫中奧氏體晶粒的長大

左圖顯示在再結(jié)晶后停留的初期時間內(nèi)晶粒長大的速度還是很快的，普碳鋼尤為顯著。多道次的道次間隔時間里和終軋后的空冷時間里再結(jié)晶奧氏體晶粒也會長大，因此在軋制工藝規(guī)程制定中要給以注意。保溫中奧氏體晶粒的長大左圖顯示在再結(jié)晶后停留的作業(yè)控制軋制的定義、類型及效果?有哪些經(jīng)常用于材料的強化機制?它們對材料的強度和韌性有何影響?什么是材料的韌性?如何表示材料的韌性?奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線與材料構(gòu)造變化過程？作業(yè)控制軋制的定義、類型及效果?鋼的奧氏體形變與再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶熱變形過程中的奧氏體再結(jié)晶靜態(tài)再結(jié)晶熱變形間隙時間內(nèi)的奧氏體再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶控制原始晶?！布訜帷?、變形溫度、變形速度靜態(tài)再結(jié)晶控制變形量、溫度、晶粒大小、合金元素、變形速度、停留時間鋼的奧氏體形變與再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶鋼的奧氏體形變與再結(jié)晶εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，要想使奧氏體全部發(fā)生再結(jié)晶就需要繼續(xù)變形。εr是動態(tài)再結(jié)晶由產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量。εp是真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上應(yīng)力峰值所對應(yīng)的應(yīng)變量εs是再結(jié)晶由產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量。鋼的奧氏體形變與再結(jié)晶εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量《控軋控冷》PPT課件本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用學(xué)習(xí)完請自行刪除，謝謝！《控軋控冷》PPT課件本課件PPT僅供大家學(xué)習(xí)使用金屬塑性變形后組織構(gòu)造和性能均發(fā)生了很大的變化。金屬的這種組織在熱力學(xué)上處于不穩(wěn)定的亞穩(wěn)狀態(tài)，如果對其進展加熱，變形金屬就能由亞穩(wěn)狀態(tài)向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化，從而會引起一系列的組織構(gòu)造和性能的變化。這一變化過程隨加熱溫度的升高可表現(xiàn)為三個階段：回復(fù)再結(jié)晶晶粒長大

形變金屬與合金在退火過程中的變化金屬塑性變形后組織構(gòu)造和性能均發(fā)生了很大的變化。金屬的這種組回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)：是指冷塑性變形的金屬在〔較低溫度下進展〕加熱時，在光學(xué)顯微組織發(fā)生改變前〔即在再結(jié)晶晶粒形成前〕所產(chǎn)生的某些亞構(gòu)造和性能的變化過程。再結(jié)晶：當(dāng)變形金屬被加熱到較高溫度時，由于原子活動能力增大，晶粒的形狀開場發(fā)生變化，被拉長及破碎的晶粒通過重新生核、長大，變成新的均勻、細小的等軸晶粒。這個過程稱為再結(jié)晶。回復(fù)和再結(jié)晶回復(fù)：顯微組織的變化回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化。再結(jié)晶階段：變形晶粒通過形核長大，逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樾碌臒o畸變的等軸晶粒。晶粒長大階段：晶界移動，晶粒粗化，到達相對穩(wěn)定的形狀和尺寸。顯微組織的變化回復(fù)階段：顯微組織仍為纖維狀，無可見變化。性能變化回復(fù)階段：強度、硬度略有下降，塑性略有提高；密度變化不大，電阻明顯下降。再結(jié)晶階段：強度、硬度明顯下降，塑性明顯提高；密度急劇升高。晶粒長大階段：強度、硬度繼續(xù)下降，塑性繼續(xù)提高；粗化嚴(yán)重時下降。性能變化回復(fù)階段：晶粒長大階段：儲存能變化儲存能變化回復(fù)中刃型位錯的攀移及滑移攀移：刃型位錯沿垂直于滑移面的方向運動，使位錯線脫離原來的滑移面?；貜?fù)中刃型位錯的攀移及滑移攀移：刃型位錯沿垂直于滑移面的方向多邊化多邊化：刃型位錯通過攀移和滑移構(gòu)成豎直排列，形成位錯墻〔小角度亞晶界〕的過程。多邊化多邊化：再結(jié)晶無畸變的晶粒取代變形晶粒的過程再結(jié)晶無畸變的晶粒取代變形晶粒的過程動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)：在塑性變形過程中發(fā)生的回復(fù)動態(tài)再結(jié)晶：在塑性變形過程中發(fā)生的再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)與動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)回復(fù)：動態(tài)回復(fù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線：I：微應(yīng)變階段II：動態(tài)回復(fù)的初始階段III:穩(wěn)態(tài)變形狀態(tài)動態(tài)回復(fù)真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線：動態(tài)再結(jié)晶真應(yīng)力-應(yīng)變曲線：I：加工硬化階段II：動態(tài)再結(jié)晶的初始階段III:穩(wěn)態(tài)流變狀態(tài)動態(tài)再結(jié)晶真應(yīng)力-應(yīng)變曲線：

2.1熱變形過程中鋼的奧氏體再結(jié)晶行為

熱塑性變形過程中或變形之后的鋼組織的再結(jié)晶在控制軋制中起決定作用，奧氏體晶粒的細化是控制軋制的根底，是本課的重點。熱塑性加工變形過程是加工硬化和回復(fù)、再結(jié)晶軟化過程的矛盾統(tǒng)一。熱塑性變形過程中或變形之后的鋼組織的再結(jié)奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線與材料構(gòu)造變化示意圖真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線由三個階段組成奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線由三個階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第一階段。當(dāng)塑性變形小時，隨著變形量增加變形抗力增加，直到到達最大值。在這一階段，金屬發(fā)生塑性變形，位錯密度ρ不斷增加，ρ可以從原始退火狀態(tài)時的106～107／cm2到達屈服極限時的107～108／cm2。以后隨著變形量增大位錯密度繼續(xù)增加，這就是材料的加工硬化，造成變形應(yīng)力不斷增加到達峰值，這是熱加工過程奧氏體構(gòu)造發(fā)生變化的一個方面。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第一階段。當(dāng)塑性變形小時，隨奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線另一方面，由于材料在高溫下變形，變形中產(chǎn)生的位錯能夠在熱加工過程中通過交滑移和攀移等方式運動，使局部位錯消失，局部重新排列，造成奧氏體的回復(fù)。當(dāng)位錯重新排列開展到一定程度，形成清晰的亞晶界，稱為動態(tài)多邊形化。奧氏體的動態(tài)回復(fù)和動態(tài)多邊形化都使材料軟化。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線另一方面，由于材料在高溫下變奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線這就是奧氏體高溫小變形時奧氏體構(gòu)造發(fā)生變化的兩個方面。由于位錯的增殖速度相對說與變形量無關(guān)，而位錯的消失速度那么與位錯密度絕對值有關(guān)。因此當(dāng)變形量逐漸增大時，位錯密度也增大，位錯消失速度也隨之增大，反映在真應(yīng)力——真應(yīng)變曲線上隨著變形量加大加工硬化速度減弱，但是總的趨向在第一階段加工硬化還是超過動態(tài)軟化，因此隨變形量增加變形應(yīng)力還是不斷增加的。I：動態(tài)回復(fù)階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線這就是奧氏體高溫小變形時奧氏奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第二階段。在第一階段動態(tài)軟化抵消不了加工硬化，隨著變形量的增加金屬內(nèi)部畸變能不斷升高，畸變能到達一定程度后在奧氏體中將發(fā)生另一種轉(zhuǎn)變，即動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生與開展使更多的位錯消失，材料的變形應(yīng)力很快下降。隨著變形的繼續(xù)進展，在熱加工過程中不斷形成再結(jié)晶核心并繼續(xù)成長直到完成一輪再結(jié)晶，變形應(yīng)力降到最低值。II：動態(tài)再結(jié)晶階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第二階段。在第一階段動態(tài)軟化奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線線從動態(tài)再結(jié)晶開場，變形應(yīng)力開場下降，直到一輪再結(jié)晶全部完成并與加工硬化相平衡，變形應(yīng)力不再下降為止，形成了真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線的第二階段。II：動態(tài)再結(jié)晶階段奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線線從動態(tài)再結(jié)晶開場，變形應(yīng)力動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶所必需的最低變形量稱為動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，以εc表示。εc幾乎與真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上應(yīng)力峰值所對應(yīng)的應(yīng)變量εp相等，準(zhǔn)確地講εc≈0.83εp，εp的大小與鋼的奧氏體成分和變形條件(變形溫度、變形速度)有關(guān)。曲線的最大應(yīng)力值σp(或恒應(yīng)變應(yīng)力值σs)、形變速度、變形溫度T之間符合以下關(guān)系(2—1)式中A為常數(shù)；n為應(yīng)力指數(shù)；Q為變形活化能；R為氣體常數(shù)；T為絕對溫度。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生時n為4～6，大多數(shù)為6。Q為自擴散激活能。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶所必需的最低變形量稱為動態(tài)再結(jié)晶的臨Zener-Hollomon因子(2—2)Z為溫度補償變形速率因子，可表示和T的各種組合，是一個使用方便的因子。當(dāng)變形溫度愈低、變形速率；愈大時，Z值變大，即σp、σs大，動態(tài)再結(jié)晶開場的變形量εc和動態(tài)再結(jié)晶完成的變形量εs也變大，也就是說需要一個較大的變形量才能發(fā)生再結(jié)晶。當(dāng)Q不依賴于應(yīng)力、溫度時，εp〔或εc〕可用Zener-Hollomon因子Z來表示:Zener-Hollomon因子(2—2)當(dāng)Q不依賴于應(yīng)力、動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形核長大的同時持續(xù)進展變形的。這樣由再結(jié)晶形成的新晶粒又發(fā)生了變形，產(chǎn)生了加工硬化，富集了新的位錯，并且開場了新的軟化過程〔動態(tài)回復(fù)甚至動態(tài)再結(jié)晶〕。因此就整個奧氏體來說，任一時刻在金屬內(nèi)部總存在著變形量由零到εc的一系列晶粒，也就是說動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生就奧氏體的整體來說并不能完全消除全部的加工硬化。反映在真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線上，就是在發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶后，金屬材料的變形應(yīng)力仍然高于原始狀態(tài)〔即退火狀態(tài)〕的變形應(yīng)力。動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第三階段。當(dāng)?shù)谝惠唲討B(tài)再結(jié)晶完成以后，在真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線上將出現(xiàn)兩種情況：一種情況是應(yīng)力到達穩(wěn)定值，變形量雖不斷增加而應(yīng)力根本不變，呈穩(wěn)態(tài)變形。這種情況稱為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶；另一種情況是應(yīng)力出現(xiàn)波浪式變化，呈非穩(wěn)態(tài)變形。這種情況稱為連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。奧氏體熱加工的真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線第三階段。當(dāng)?shù)谝惠唲討B(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc>εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。一旦動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后不需要太大的變形量，奧氏體就全部完成了第一輪動態(tài)再結(jié)晶。由于εc>εr，當(dāng)?shù)谝惠喸俳Y(jié)晶全部完成時已再結(jié)晶的晶粒內(nèi)新承受的變形量都還達不到εc，因而還不能立即發(fā)生第二輪動態(tài)再結(jié)晶，只有再繼續(xù)變形使晶粒內(nèi)的變形量到達εc，第二輪動態(tài)苒結(jié)晶才開場發(fā)生。在兩輪再結(jié)晶之間由于動態(tài)回復(fù)抵消不了加工硬化，應(yīng)力值就要上升，因此真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上出現(xiàn)波浪形式。這種情況下動態(tài)再結(jié)晶是連續(xù)進展的。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc>εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc<εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生后，隨著變形的繼續(xù)，一方面再結(jié)晶繼續(xù)開展，另一方面已發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的晶粒又承受新的變形，這兩個過程同時在進展著。由于εc<εr，所以在奧氏體晶粒全部進展完第一輪再結(jié)晶之前，已經(jīng)動態(tài)再結(jié)晶晶粒內(nèi)就到達了εc的變形量，開場發(fā)生第二輪的動態(tài)再結(jié)晶。εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，要想使奧氏體全部發(fā)生再結(jié)晶就需要繼續(xù)變形。由動態(tài)再結(jié)晶產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量用εr

表示。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線當(dāng)εc<εr時發(fā)生連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線在奧氏體內(nèi)幾輪的動態(tài)再結(jié)晶同時發(fā)生，每一輪的動態(tài)再結(jié)晶又同時處在變形的不同階段：有的剛開場，有的接近完畢，奧氏體內(nèi)部各個晶粒的變形量不同，有的是零，有的接近εc。其結(jié)果反映出一個平均近似不變的應(yīng)力值，在這種情況下奧氏體是連續(xù)不斷的動態(tài)再結(jié)晶。動態(tài)再結(jié)晶的應(yīng)力－應(yīng)變曲線在奧氏體內(nèi)幾輪的動態(tài)再結(jié)晶同時發(fā)生變形溫度T和變形速度對εc、εr都有影響，只是對εr的影響比對εc的影響大。也就是說，當(dāng)T高或低時εc>εr，出現(xiàn)非穩(wěn)態(tài)變形，連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。而當(dāng)T低或高時，εc<εr，出現(xiàn)穩(wěn)態(tài)變形，連續(xù)動態(tài)再結(jié)晶。

Q235鋼變形條件對真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線的影響

工藝參數(shù)對εc、εr

的影響變形溫度T和變形速度對εc、εr都有影響，只是對εr的影

2.2熱變形間隙時間內(nèi)鋼的奧氏體再結(jié)晶行為

熱加工過程中的任何階段都不能完全消除奧氏體的加工硬化，這就造成了組織構(gòu)造的不穩(wěn)定性。熱加工的間隙時間里〔如軋制道次之間〕或加工后在奧氏體區(qū)的緩冷過程中將繼續(xù)發(fā)生變化，力圖消除加工硬化組織，使金屬組織構(gòu)造到達穩(wěn)定狀態(tài)。這種變化仍然是回復(fù)、再結(jié)晶過程，但是它們不是發(fā)生在熱加工過程中，所以叫做靜態(tài)回復(fù)和靜態(tài)再結(jié)晶。熱加工過程中的任何階段都奧氏體在熱加工間隙時間里應(yīng)力-應(yīng)變曲線的變化σy:奧氏體的屈服應(yīng)力σ1:奧氏體到達變形量為ε1的屈服應(yīng)力σy1:變形后恒溫保持τ時間以后再次發(fā)生塑性變形的應(yīng)力值那么σy1≤σ1在兩次變形間奧氏體軟化的數(shù)量：〔σ1-σy1〕與〔σ1-σy〕之比，稱為軟化百分?jǐn)?shù)，以x表示之，那么x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕

奧氏體在熱加工間隙時間里σy:奧氏體的屈服應(yīng)力軟化百分?jǐn)?shù)x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕當(dāng)x=1時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里消除了全部加工硬化，全部恢復(fù)到變形前的原始狀態(tài),σy1=σy,就是全部靜再結(jié)晶的結(jié)果。當(dāng)x=0時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里沒有任何的軟化，因此σy1=σ1當(dāng)0＜x＜1時表示奧氏體在兩次熱加工的間隙時間里發(fā)生了不同程度的回復(fù)與再結(jié)晶。軟化百分?jǐn)?shù)x=〔σ1-σy1〕/〔σ1-σy〕變形量對奧氏體在熱加工間隙時間里軟化行為的影響

εc是奧氏體發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量，要想使奧氏體全部發(fā)生再結(jié)晶就需要繼續(xù)變形。εp是真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上應(yīng)力峰值所對應(yīng)的應(yīng)變量。εs是產(chǎn)生靜態(tài)再結(jié)晶的最小變形量〔靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量〕。εf是再結(jié)晶由產(chǎn)生核心到全部完成一輪再結(jié)晶所需要的變形量。變形量對奧氏體在熱加工間隙時間里軟化行為的影響εc是奧氏體

〔1〕當(dāng)ε1小于εs時〔a點，a曲線〕曲線a表示了兩次變形間隔時間里軟化的情況與軟化的速度。曲線說明變形一停頓軟化就立即發(fā)生，隨時間的延長軟化百分?jǐn)?shù)增大，當(dāng)?shù)竭_一定程度后軟化停頓，這個過程大約在100s內(nèi)完成。僅僅軟化了30％，還有70％的加工硬化不能消除。這種變化有如冷加工的退火階段，稱為靜態(tài)回復(fù)。靜態(tài)回復(fù)可以局部減少位錯．未消除的加工硬化對下次變形有迭加作用。如果這是最后一次變形，那么在急冷下來的相變組織中仍能繼承高溫形變的加工硬化構(gòu)造。〔1〕當(dāng)ε1小于εs時〔a點，a曲線〕

〔2〕當(dāng)εs＜ε1＜εc時〔b點，b曲線〕曲線說明第一階段的靜回復(fù)軟化用了100s時間。軟化率到達45％。如果繼續(xù)保持高溫，經(jīng)過一段潛伏期后即進入第二階段的軟化，即靜態(tài)再結(jié)晶。靜態(tài)再結(jié)晶可以使軟化百分?jǐn)?shù)到達x=1，全部形成了新的無位錯的晶粒。如果再次變形，真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線恢復(fù)到原始狀態(tài)。這里把產(chǎn)生靜態(tài)再結(jié)晶的最小變形量εs稱為靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量。〔2〕當(dāng)εs＜ε1＜εc時〔b點，b曲線〕

〔3〕當(dāng)εc＜ε1＜εf時〔c點，c曲線〕曲線c表示變形在動態(tài)再結(jié)晶開場后的某一個階段停頓的軟化情況。曲線被分為三個階段。第一個階段是靜態(tài)回復(fù)階段；第三個階段是經(jīng)過一個潛伏期后的靜態(tài)再結(jié)晶階段；中間的那段可以認(rèn)為是由于原來動態(tài)再結(jié)晶核心的繼續(xù)長大，這個過程幾乎不需要潛伏期，可以稱為次動態(tài)再結(jié)晶或亞動態(tài)再結(jié)晶，其特點象沒有潛伏期的靜態(tài)再結(jié)晶?！?〕當(dāng)εc＜ε1＜εf時〔c點，c曲線〕

〔4〕當(dāng)εf＜ε1時〔d點，d曲線〕d點表示變形應(yīng)力超過最大應(yīng)力到達正常應(yīng)力局部〔變形應(yīng)力穩(wěn)定階段〕，動態(tài)再結(jié)晶晶粒維持一定的大小和形狀，此時加工硬化率和動態(tài)再結(jié)晶的軟化率到達平衡，在這種變形量下停頓變形，保持變形的高溫，材料的軟化過程如d由線。在動態(tài)再結(jié)晶的根底上軟化開場，由于動態(tài)再結(jié)晶的組織中有不均勻位錯密度，變形一停頓馬上就進入靜態(tài)回復(fù)階段，接著就是次動態(tài)再結(jié)晶階段。曲線d上不出現(xiàn)平臺，僅出現(xiàn)拐點，這也說明次動態(tài)再結(jié)晶不需要潛伏期。由于這個階段的熱加工變形量很大，發(fā)生的動態(tài)再結(jié)晶的核心很多，形變停頓后這些核心很快繼續(xù)長大，生成無位錯的新晶粒，消除全部加工硬化，所以不發(fā)生靜態(tài)再結(jié)晶的軟化過程。〔4〕當(dāng)εf＜ε1時〔d點，d曲線〕變形量與三種靜態(tài)軟化類型的關(guān)系

Ⅰ區(qū)表示靜態(tài)回復(fù)軟化Ⅱ區(qū)表示亞動態(tài)再結(jié)晶軟化Ⅲ區(qū)表示靜態(tài)再結(jié)晶軟化陰影區(qū)ABCD是“制止帶〞，表示在小于εs的變形量下變形，在變形的間隔時間里只發(fā)生靜態(tài)回復(fù)，局部地區(qū)由于形變引起晶界遷移而產(chǎn)生粗大晶粒，這是不希望發(fā)生的。變形量與三種靜態(tài)軟化類型的關(guān)系Ⅰ區(qū)表示靜態(tài)回復(fù)軟化

2.3動態(tài)再結(jié)晶的控制

一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形核長大的同時持續(xù)進展變形的。這樣由再結(jié)晶形成的新晶粒又發(fā)生了變形，產(chǎn)生了加工硬化，富集了新的位錯，并且開場了新的軟化過程〔動態(tài)回復(fù)甚至動態(tài)再結(jié)晶〕。因此就整個奧氏體來說，任一時刻在金屬內(nèi)部總存在著變形量由零到εc的一系列晶粒，也就是說動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生就奧氏體的整體來說并不能完全消除全部的加工硬化。反映在真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線上，就是在發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶后，金屬材料的變形應(yīng)力仍然高于原始狀態(tài)〔即退火狀態(tài)〕的變形應(yīng)力。動態(tài)再結(jié)晶動態(tài)再結(jié)晶是在熱變形過程中開展的，即在動態(tài)再結(jié)晶形一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

當(dāng)Z一定時，隨著加工程度ε的增大，材料組織發(fā)生由動態(tài)回復(fù)→局部動態(tài)再結(jié)晶→完全動態(tài)再結(jié)晶的變化。當(dāng)加工程度ε一定時，隨著Z的變大，材料組織發(fā)生由完全動態(tài)再結(jié)晶→局部動態(tài)再結(jié)晶→動態(tài)回復(fù)的變化。也就是ε一定時，在某一Z值以上得不到動態(tài)再結(jié)晶組織，這個Z值就為Z的上臨界值Zc，應(yīng)該指出，Zc值是隨加工程度ε而變的，ε愈大Zc愈大，即在較大的Z值下也能產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶。因此動態(tài)再結(jié)晶能否發(fā)生，要由Z和ε來決定。一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件當(dāng)Z一定時，隨著加工程度ε的增大，五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖

由于變形溫度T〔即Z參數(shù)〕和變形量ε的變化，熱變形奧氏體可以分別處于加工硬化、局部動態(tài)再結(jié)晶和完全動態(tài)再結(jié)晶狀態(tài)。Z參數(shù)愈小〔即T愈高〕那么愈易發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，再結(jié)晶臨界變形量就愈小。試驗條件下≈10s-1五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖由于變形溫度T〔即Z參數(shù)〕和變形量ε的五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖

前4種鋼的動態(tài)再結(jié)晶的難易程度大體相當(dāng)，僅12MnTiNb鋼的動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生比較困難，要在較低的Z參數(shù)下才能發(fā)生。這說明鈦和鈮具有強烈阻礙動態(tài)再結(jié)晶的作用。試驗條件下≈10s-1五種鋼的動態(tài)再結(jié)晶圖前4種鋼的動態(tài)再結(jié)晶的難易程度大體相當(dāng)一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

國內(nèi)的測定數(shù)據(jù)說明，碳鋼、低合金鋼在<10s-1，T>1000℃時真應(yīng)力一真應(yīng)變曲線出現(xiàn)峰值，即能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。厚板軋制時因變形速率大〔≈10s-1~20s-1〕故Z值大，大于通常在一道次變形量下(≈10～20％)的Zc值，因而不能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶。

一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件國內(nèi)的測定數(shù)據(jù)說明，碳鋼、低合金鋼一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件

材料的初始晶粒尺寸D0也影響動態(tài)再結(jié)晶的產(chǎn)生。Z一定時，D0愈小，愈能在較低的ε下產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶。亦即隨著D0的減小，產(chǎn)生動態(tài)再結(jié)晶的加工范圍變大。一、動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的條件材料的初始晶粒尺寸D0也影響動態(tài)再二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶是一個混晶組織。其平均晶粒尺寸D只由加工條件Z來決定，Z和D之間的關(guān)系符合Z=AD-m關(guān)系，Z愈大〔即變形溫度低、變形速率大〕那么D愈小〔圖中m≈2.4〕。并且D與初始晶粒尺寸D0無關(guān)。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點動態(tài)再結(jié)晶是一個混晶組織。其平均晶二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

動態(tài)再結(jié)晶晶粒細化的唯一條件是提高Z值。然而動態(tài)再結(jié)晶的發(fā)生又必須使Z值小于Zc值，那么要得到細小的晶粒就必須盡可能提高Zc，而Zc是與ε、D0有關(guān)的。ε變大Zc變大，D0變小Zc變大。因而ε、D0變化，在同一變形溫度、變形速度下(即Z值不變)所得到的D是一樣的，但是ε、D0的變化可使發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的上臨界值Zc上升，因而有可能采用大的Z值仍能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶，并得到小的D值。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點動態(tài)再結(jié)晶晶粒細化的唯一條件是提高二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點

研究說明，動態(tài)再結(jié)晶的平均晶粒尺寸D在一定變形量范圍內(nèi)還與變形量有關(guān)。由于變形量不同，奧氏體再結(jié)晶晶粒經(jīng)受過的變形周期次數(shù)不同，所以最終動態(tài)再結(jié)晶晶粒大小不同。只有當(dāng)形變量到達一定程度后(即應(yīng)力到達穩(wěn)定值的變形量)，才能使動態(tài)再結(jié)晶晶粒到達在該Z參量條件下的極限值。只有這時動態(tài)再結(jié)晶晶粒大小才不隨變形量而變，僅取決于Z參數(shù)。

動態(tài)再結(jié)晶組織是存在一定加工硬化程度的組織。因此在平均晶粒尺寸一樣時，動態(tài)再結(jié)晶組織比靜態(tài)再結(jié)晶組織有更高的強度，而且動態(tài)再結(jié)晶組織中的較高密度的位錯網(wǎng)當(dāng)轉(zhuǎn)變成馬氏體后可塞積于馬氏體中，因而提高了材料的韌性。

二、動態(tài)再結(jié)晶的組織特點研究說明，動態(tài)再結(jié)晶的平均晶粒尺寸

2.4

靜態(tài)再結(jié)晶的控制熱加工的靜態(tài)再結(jié)晶是在變形后發(fā)生的，是利用熱加工的余熱進展的，它與冷加工后再結(jié)晶的區(qū)別在于不需要重新加熱。熱加工的靜態(tài)再結(jié)晶是在變形后發(fā)生

一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量三、靜態(tài)再結(jié)晶速度四、靜態(tài)再結(jié)晶的數(shù)量五、靜態(tài)再結(jié)晶晶粒的大小六、保溫中奧氏體晶粒的長大2.4靜態(tài)再結(jié)晶的控制一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)2.4靜態(tài)再結(jié)晶的控制一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

再結(jié)晶晶核由亞晶成長機構(gòu)和已有晶界的局部變形誘發(fā)遷移凸出形核產(chǎn)生。有報告認(rèn)為在Si-Mn鋼和HSLA〔高強度低合金鋼〕鋼中前一種機構(gòu)起主要作用，后一種機構(gòu)起次要作用。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)再結(jié)晶晶核由亞晶成長機構(gòu)和已有晶界一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小的金屬中變形不均勻，位錯密度不同。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小的金屬中亞晶界凸出形核，凸向亞晶粒小的方向一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)晶界凸出形核機制：一般發(fā)生在形變較小一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的金屬中適于高層錯能金屬，相鄰亞晶粒上的某些位錯，通過攀移和滑移，轉(zhuǎn)移到周圍的晶界或亞晶界上，導(dǎo)致原來亞晶界的消失，然后通過原子擴散和位置的調(diào)整，終于使兩個或更多個亞晶粒的取向變?yōu)橐恢?，合并成一個大晶粒一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的金屬中適于低層錯能金屬，通過亞晶合并和亞晶長大〔通過亞晶界的移動〕，使亞晶界與基體間的取向差增大，直至形成大角度晶界，便成為再結(jié)晶的核心一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)亞晶界形核機制：一般發(fā)生在變形較大的一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

靜態(tài)再結(jié)晶的形核部位優(yōu)先在三個晶界的交點處產(chǎn)生，其次在晶界處發(fā)生，通常不發(fā)生在晶內(nèi)。只有在低溫大變形量下，在晶內(nèi)形成非常強的變形帶后，才能在晶內(nèi)的變形帶上形核。同時由于變形的不均勻性〔它既可以是由于動回復(fù)和靜回復(fù)不能完全消除加工硬化引起的，也可以是由于動態(tài)再結(jié)晶不完全所引起的〕，靜態(tài)再結(jié)晶晶核的形成也是不均勻的，因此容易產(chǎn)生初期的大直徑晶粒。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)靜態(tài)再結(jié)晶的形核部位優(yōu)先在三個晶界一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

再結(jié)晶的驅(qū)動力是儲存能。它是以構(gòu)造缺陷所伴生的能量方式存在。影響儲存能的因素可以分為兩大類：一類是工藝條件，其中主要是變形量、變形溫度、變形速度；另一類是材料的內(nèi)在因素，主要是材料的化學(xué)成分和冶金狀態(tài)等。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)再結(jié)晶的驅(qū)動力是儲存能。它是以構(gòu)造一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)

儲存能隨變形量的增加而增加，但其增加速率逐漸減慢，有趨于飽和的趨勢。增加變形溫度和降低變形速度對儲存能的影響方向是一致的，都是由于加工硬化程度降低而使儲存能減少。在一樣條件下變形的金屬，儲存能將隨金屬熔點的降低而減小(只有銀例外)。使金屬強化的第二相和固溶體中溶質(zhì)含量的增加都使儲存能增加。在其它條件一樣的情況下，細晶粒比粗晶粒的儲存能高。一、靜態(tài)再結(jié)晶的形核機構(gòu)儲存能隨變形量的增加而增加，但其增二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量

熱變形后的靜態(tài)再結(jié)晶不是無條件發(fā)生的。在一定的變形溫度和變形速度下，為了使靜態(tài)再結(jié)晶發(fā)生，給以某一個臨界值以上的變形量是必要的，這個臨界值就稱為靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量εs。變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響變形后的停留時間對臨界變形量的影響二、靜態(tài)再結(jié)晶的臨界變形量熱變形后的靜態(tài)再結(jié)變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響

Si-Mn鋼的臨界變形量小，原始晶粒度和變形溫度的影響也小。而Nb鋼中軋制溫度的影響大，隨著軋制溫度降低，臨界變形量急劇增大，以至在950℃以下靜態(tài)再結(jié)晶實際上不可能發(fā)生。

另外，原始晶粒直徑大，臨界變形量也大。Nb鋼與Si-Mn鋼相比，Nb鋼的再結(jié)晶臨界變形量明顯增大。變形溫度、原始奧氏體晶粒度、微合金元素對臨界變形量的影響另變形后停留時間對臨界變形量的影響

變形后停留時間長，再結(jié)晶所需要的臨界變形量就小。變形后停留時間對臨界變形量的影響變形后停留時間長，再結(jié)晶所三、靜態(tài)再結(jié)晶速度

熱加工后奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶的速度主要取決于奧氏體內(nèi)部存在的儲存能的大小、熱加工后停留溫度的上下、奧氏體成分和第二相質(zhì)點大小等。金屬在變形后的停留時間里，首先發(fā)生回復(fù)過程，儲存能逐步被釋放出來，約占總儲存能的0.3-0.7〔前者為純金屬的數(shù)據(jù)，后者為某些合金的數(shù)據(jù)〕，直到發(fā)生再結(jié)晶，儲存能全部被釋放。三、靜態(tài)再結(jié)晶速度熱加工后奧氏體回復(fù)、再結(jié)晶的速度主要取決三、靜態(tài)再結(jié)晶速度

再結(jié)晶速度用再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與時間的關(guān)系曲線表示。其特征是經(jīng)過一段潛伏期后形成一條S形曲線，可見再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)是隨時間的延長而增加的，一般再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)與時間關(guān)系為x=1-exp(-Ktn)