微合金貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶實驗研究

I 微合金貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶實驗研究KB50與珠光體鋼U75V發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的程度。此間隙時間和壓下量的影響，確定了優(yōu)化工藝，為現(xiàn)場生產(chǎn)提供實驗依據(jù)。結(jié)晶曲線，得到隨著變形量的增大，動態(tài)再結(jié)晶愈來愈明顯。423.32kJ/mol。比較貝氏體鋼(KB250)與珠光體鋼(U75V)的真應(yīng)力—真應(yīng)變 n onsn II V 1 著低碳、超低碳、超細(xì)晶和高強度方向發(fā)展[1]。展成為一種高效、形成。噴2 和直接淬火等種。它們各有優(yōu)勢，根據(jù)具制備超高強度貝氏體鋼[2]。簡元噸，性能指標(biāo)達(dá)到18CrNi3MoA釬鋼標(biāo)準(zhǔn)。準(zhǔn)貝氏體鋼BZ-1制造H級抽油桿3 ()在傳統(tǒng)的鐵素體-珠光體基體上改變其化學(xué)成分和組織狀態(tài)；()改變其基體組織。其中，開發(fā)以貝氏體為基體組織、具有良好強韌性鋼在℃奧氏體化空冷后進行不同溫度的回火處理，得到了σb≥800MPa的超bMPa筋、彈簧等超高強度構(gòu)件。CMnB做了大量工作。用普通元素錳和微量4 α≥40J/cm2。該離心鑄管現(xiàn)場使用效果良好，其使用壽命較原用材料Mn提高2k管線鋼的需求促進了高強韌性、耐低溫且易焊接的超低碳貝氏體ULCB鋼鋼。nCrSi生產(chǎn)工藝簡單，成本低廉。5 復(fù)相組織熱成型后空冷自硬，可免除傳統(tǒng)的淬火或淬火回火工序。從而節(jié)約大量免除淬火過程產(chǎn)生的變形、開裂、氧化和脫碳等缺陷。產(chǎn)品整體硬化，強韌性好，綜合力學(xué)性能優(yōu)良。廣。部分產(chǎn)品可將冶金生產(chǎn)與機械生產(chǎn)的工藝流程合并，實現(xiàn)全工序“超短超低碳、微合金、超細(xì)晶、高強度和高潔凈度貝氏體鋼是研究的主要方向。推廣應(yīng)用階段[6,7]。6 鋼中貝氏體組織形態(tài)決定鋼的性能。合理1.2貝氏體與動態(tài)再結(jié)晶理論基礎(chǔ)態(tài)和形成規(guī)律有著重要的意義。()針狀貝氏體，又分為上貝氏體和下貝氏體()粒狀貝氏體()無碳化物貝氏體()其他，如柱狀貝氏體，反向貝氏體上貝氏體是由大致平行排列的板條狀鐵素體以及中間分布著斷斷續(xù)續(xù)的細(xì)7 圖上貝氏體組織圖下貝氏體組織上8 圖粒狀貝氏體組織小島)，小島的分布較復(fù)雜，起初是富碳的奧氏體，在隨后的冷卻過程中，可能分解(或部分分解)為9 冷變形金屬在再結(jié)晶溫度以上退火時，由新的無畸變的晶粒取代變形晶粒的過程。再結(jié)晶不是相變過程，它只有組織變化而沒有晶體結(jié)構(gòu)的變化。動態(tài)再結(jié)晶所需的時間隨溫度升高而縮短[14]。穩(wěn)態(tài)非穩(wěn)態(tài)圖發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的兩種真應(yīng)力真應(yīng)變曲線 波動的原因是由于在低應(yīng)變速率熱變形過程以弓出方式形核，故主要通過亞晶合并的長大方式進行。前奧氏體晶粒大小、加工應(yīng)變量(但需要在以上)的影響。再結(jié)晶晶粒直徑可用 高于500Mpa，脆性轉(zhuǎn)變溫度(FATT)小于-80℃，它既可以作為低溫管線鋼，也可以作為艦艇系列用鋼。巴西學(xué)者通過模擬高強度低合金貝氏體鋼的控軋控冷工藝過程，研究了控軋控冷工藝參數(shù)對其微觀組織和力學(xué)性能的影響，發(fā)現(xiàn)軋制后冷卻速率與終軋溫度是主要的控制工藝參數(shù)。波蘭學(xué)者研究了在熱軋，淬火及回火加工條件下超低碳貝氏體鋼的微觀組織與力學(xué)性能，研究表明，可以獲得屈服強度大于650Mpa，低溫沖擊性能為200J(213k)的應(yīng)用于造船，海上石油鉆采平臺，壓力容器及高性能結(jié)構(gòu)部件的超低碳貝氏體鋼板。近代工業(yè)發(fā)展對熱軋非調(diào)質(zhì)鋼板的性能要求越來越高，除了具有高強度外，的低合金高強度鋼板，高韌性鋼板，以及造船板，橋梁鋼板，壓力容器鋼板等。1.2.5低碳貝氏體鋼國內(nèi)研究現(xiàn)狀 西北工業(yè)大學(xué)康沫狂等通過多年的研究提出了由貝氏體鐵素體(即低碳馬氏體)和殘余奧氏體組成的準(zhǔn)(非典型或無碳化物)貝氏體，并成功研制了系列準(zhǔn)590Mpa，685Mpa級別的低(超低)碳貝氏體結(jié)構(gòu)板，產(chǎn)品采用鐵水預(yù)脫硫， 優(yōu)良強韌性的貝氏體鋼軌上，因而開發(fā)新型貝氏體鋼軌具有重要的現(xiàn)實意義。載鐵軌的空白。不同熱軋工藝對貝氏體鋼的影響。，研究微合金貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶行為為制定合理工形量表微合金低碳貝氏體鋼的化學(xué)成分(質(zhì)量百分比，％)元素種類含量碳(C)硅(Si)錳(Mn)磷(P)硫(S)鉻(Cr)鎳(Ni)鉬(Mo)鋁(Al)鉛(Pb)錫(Sn)砷(As)銻(Sb)鉍(Bi)銅(Cu)Gleeble-1500D熱模擬試驗機：熱模擬試驗機是動態(tài)熱形模擬試驗設(shè)備。它可以動態(tài)地模擬金屬受熱及變形過程。其模擬功能較為齊全，應(yīng)用范圍廣泛；可以進行包括軋制鍛壓工藝、連鑄冶煉工藝、焊接工藝、金屬熱處理工藝、機械熱疲勞等方面內(nèi)容在內(nèi)的動態(tài)過程模擬試驗，可以測定金屬 高溫力學(xué)性能、金屬熱物性及CCT曲線、應(yīng)力應(yīng)變曲線等。為試驗者制訂和改良其生產(chǎn)工藝提供可靠的實驗依據(jù)。該設(shè)備采用計算機編程控制技術(shù)及液壓動力控制技術(shù)，最大加熱速度10000℃/s，最大變形力20t，最大行mms，最大變形速率500/s，最小道次變形間隔時間0.18s，具有模擬試驗精度高，重復(fù)性好等特點。能夠很好地滿足多種復(fù)雜工藝條件的模擬需求。圖不同變形參數(shù)規(guī)程示意圖()不同變形溫度對動態(tài)再結(jié)晶的影響()不同變形速率對動態(tài)再結(jié)晶的影響表不同變形溫度和變形速率的影響(3)不同軋制變形量對動態(tài)再結(jié)晶的影響同程度的壓縮變形，然后快速冷卻(水冷)后分析其應(yīng)力應(yīng)變曲線，觀察其顯表不同軋制變形量的影響參照包鋼軌梁廠的現(xiàn)場工藝進行。實驗定為六道次壓下，具體實驗方案如下表多道次壓下實驗數(shù)據(jù)(H0mm)H(mm)Δh(mm)V(m/s)T(℃)t(s)t’(s)由于根據(jù)現(xiàn)場工藝要求，孔型(即壓下量)一般不改變，但基于理論研究，所以此次實驗研究不同變形溫度(后三道)、間隙時間和壓下量影響。表多道次壓下實驗方案溫度改變(℃)時間改變()號號(注：號最后一道次壓下量為％) 拋光目的是去除試樣磨面上經(jīng)細(xì)磨留下的細(xì)微劃痕，使試樣磨面成為光亮無常用的化學(xué)侵蝕劑是硝酸酒精。精拋后的試樣，便可浸入盛于玻璃皿之浸蝕劑中進行浸蝕。浸蝕時，試樣可不時地輕微移動，但拋光面不得與皿底接觸。浸蝕劑一般采用％硝酸酒精溶液。浸蝕時間視金屬的性質(zhì)、檢驗?zāi)康募帮@微檢驗的放大倍數(shù)而定，以能在顯微鏡下清晰顯出金屬組織為宜。試樣浸蝕完畢后，須迅速用水洗凈，表面兩用，酒精洗凈，然后用吹風(fēng)機吹干。表不同變形溫度對應(yīng)的峰值應(yīng)力℃℃℃℃℃表不同變形溫度對應(yīng)的峰值應(yīng)力℃℃℃℃℃峰值應(yīng)力在變形量為％，變形速率為s-1的條件下，當(dāng)溫度為℃時，對應(yīng)。。為-1、變形量為峰值應(yīng)力下降到Mpa，這時對應(yīng)的峰值應(yīng)變也有所減小，曲線的斜率也減小，說明所需的臨界速率越來越小，這時對應(yīng)的曲線發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，隨著溫度由℃上升到℃時，峰值應(yīng)力繼續(xù)降低，對應(yīng)的峰值應(yīng)變也繼續(xù)減小，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶所需的臨界速率也減小，當(dāng)溫度繼續(xù)上升到℃、來越小，發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的可能也越來越大。即隨著溫度的升高，加工硬化率下降動態(tài)軟化作用增強，原子熱激活能加℃圖℃℃為℃時，水冷后得到的貝氏體組織為馬氏體和少量貝氏體。圖變形溫度為T=850℃、ε＝70％應(yīng)力-圖變形溫度為表℃、變形量為％不同變形速率對應(yīng)的峰值應(yīng)力表應(yīng)力峰值在變形量為％，變形溫度為℃的條件下，速率為s-1的曲線的峰值Mpas1時，時，對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa，曲線出現(xiàn)了部分再結(jié)晶現(xiàn)象，但不明顯。s和s-1的曲線發(fā)生了動態(tài)表變形溫度為℃、變形量為％不同變形速率對應(yīng)的峰值應(yīng)力峰值應(yīng)力在變形量為％，變形溫度為℃的條件下，速率為s-1的曲線的峰值應(yīng)力為Mpa，曲線沒有發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，變形開始階段的屈服很明sMpa態(tài)再s應(yīng)的峰值應(yīng)力僅為Mpa，曲線也同時發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。的幾率明顯加大。從圖中可以看出，速率為s-1和s-1的曲線發(fā)生了動態(tài)圖表變形溫度為℃、變形量為％不同變形速率對應(yīng)的峰值應(yīng)力峰值應(yīng)力應(yīng)力為Mpa，曲線沒有發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，變形開始階段的屈服很明sMpa態(tài)再sMpa曲線明顯發(fā)生了動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。即隨著變形速率的減小，變形抗力也同時減小，從圖中可以看出，速率為曲線未發(fā)生明顯的動態(tài)再結(jié)晶，這說明，在變形量為％，變形溫度為以下的曲線都發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。℃表變形溫度為℃、變形量為表變形溫度為峰值應(yīng)力-81.85Mpa-62.24MpaMpas1時，對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa，曲線也未發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象，當(dāng)速率為s-1時，對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa，曲線出現(xiàn)了明顯的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象。當(dāng)應(yīng)變速率即隨著變形速率的減小，變形抗力也同時減小，從圖中可以看出，速率為曲線未發(fā)生明顯的動態(tài)再結(jié)晶，這說明，在變形量為％，變形溫度為以下的曲線都發(fā)生了明顯的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象?！妗妫俾试趕-1以上的曲線未發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象；速率在s-1以下的曲 。 ?！妫冃瘟繛椋?，變形速率為s-1時，其組織為馬氏體，而變形速率表變形溫度為℃、變形速率為-1不同變形量對應(yīng)的峰值應(yīng)力％峰值應(yīng)力結(jié)晶，隨著變形量由％減小到％時，應(yīng)力峰值明顯減小，對應(yīng)的峰值應(yīng)變峰值應(yīng)力繼續(xù)減小，對應(yīng)的峰值應(yīng)變減小到左右，曲線也發(fā)生部分動態(tài)再形量為％的真應(yīng)力真應(yīng)變曲線的動態(tài)再結(jié)晶現(xiàn)象較之變形量為％和％ε＝％ε＝％ 如圖，可以看到，當(dāng)變形溫度為℃，變形速率為-1時，變形量為％和％的組織均為貝氏體組織。率的影響。()變形溫度的影響()變形速率的影響()變形量的影響通過對不同材料高溫塑性變形試驗數(shù)據(jù)的研究表明，在低應(yīng)變速率下 QR?ln(sinh(ασ))/?(1/T)}|ε{?lnε/?ln(sinh(ασ)}|T[22] 圖圖lnε-lnσ應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖lnε-σ應(yīng)力—應(yīng)變曲線1 圖lnε-ln{sinh(ασ)}應(yīng)力-應(yīng)變曲線得其斜率為，從公式可以確定Q=R{ln(sinh(ασ))/(1/T)}|ε{lnε/?ln(sinh(ασ}|T可求得其斜率為[22]。圖ln(sinh(ασ))-(1/T)應(yīng)力-應(yīng)變曲線。。珠光體鋼是在正火狀態(tài)下，具有珠光體和鐵素體顯微組織的鋼。該鋼種合金元素含量少，而貝氏體鋼是在使用狀態(tài)下基體的金相組織為貝氏體的一類鋼，其化學(xué)組成含有大量合金元素。表變形溫度℃，變形速率s-1，變形量％的不同鋼種的峰值應(yīng)力珠光體鋼(U75V)貝氏體鋼(KB250)峰值應(yīng)力表變形溫度℃，變形速率s-1，變形量％的不同鋼種珠光體鋼(U75V)貝氏體鋼(KB250)峰值應(yīng)力表。。變形溫度℃，變形速率-1，變形量％的不同鋼種珠光體鋼(U75V)貝氏體鋼(KB250)峰值應(yīng)力 表貝氏體鋼與珠光體鋼的成分比較碳碳(C)—促進動態(tài)再結(jié)晶促進動態(tài)再結(jié)晶硅(Si)—提高硬度提高硬度錳(Mn)—細(xì)化晶粒，延遲動態(tài)再結(jié)晶細(xì)化晶粒，延遲動態(tài)再磷(P)《硫(S)《鉻(Cr)—細(xì)化晶粒，延遲動態(tài)再結(jié)晶鎳(Ni)—細(xì)化晶粒，延遲動態(tài)再結(jié)晶鉬(Mo)鋁(Al)鉛(Pb)錫(Sn)砷(As)銻(Sb)鉍(Bi)—細(xì)化晶粒銅(Cu)延遲動態(tài)再結(jié)晶釩(V)延遲動態(tài)再結(jié)晶根據(jù)鋼的化學(xué)成分和不同終軋溫度對峰值應(yīng)變(εp)的影響，在恒定應(yīng)變速率pRsp CCS(三機架連軋)，現(xiàn)場生產(chǎn)工藝見表。二個軋機進行第二道次軋制，此時第三個軋機的孔型為打開狀態(tài)，不進行軋制，待一根鋼軌全部通過第三個軋機后，再進行可逆軋制，第二個軋機和第一個軋機分別為第三道和第四道軋制，待鋼全部通過后，進行第二次可逆軋制，每個軋機各進行一道次軋制。表包鋼軌梁廠的現(xiàn)場工藝(H0=185mm)Δh(mm)T(℃)t’(s)85表多道次實驗方案溫度改變(℃)時間改變()號號號號號(注：號最后一道次壓下量為％)分施加的應(yīng)變都被道次之間的靜態(tài)再結(jié)晶所釋放。4]。3.4.3實驗方案 每道次降低℃，開軋溫度設(shè)定為軋件進入次是根據(jù)軋機制定的，每道次溫度降低真應(yīng)力真應(yīng)變曲線的影響。3.4.4真應(yīng)力-真應(yīng)變曲線分析軋機的溫度℃，而后三道℃。這里主要研究后三道次對()對比不同溫度的應(yīng)力應(yīng)變曲線(號)圖表(號)()不同溫度的應(yīng)力應(yīng)變曲線()號與號的峰值應(yīng)力道次道次三道次道次六道次(號)(號) 圖不同溫度的應(yīng)力應(yīng)變曲線表號與號的峰值應(yīng)力一道次二道次三道次五道次六道次號由上圖表可知，在不同變形溫度下(只改變后三道次的溫度)，一號試樣后三道次溫度分別為℃℃，所對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa—Mpa，而二三道次溫度分別為℃℃，所對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa—Mpa，而二號試樣后三道次溫度分別為℃，所對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa—Mpa—后三道次溫度分別為℃℃℃，所對應(yīng)的峰值應(yīng)力為Mpa—Mpa—Mpa，而四號試樣后三道次溫度為℃℃℃，所a()對比不同時間的應(yīng)力應(yīng)變曲線(號)(號)圖()不同間隙時間的應(yīng)力應(yīng)變曲線表號與號的峰值應(yīng)力一道次二道次三道次五道次六道次 (號)(號)圖()不同間隙時間的應(yīng)力應(yīng)變曲線表號與號的峰值應(yīng)力道次道次三道次道次六道次()對比不同壓下量的應(yīng)力應(yīng)變曲線 ()號圖()號不同壓下量的應(yīng)力應(yīng)變曲線表號與號的峰值應(yīng)力一道次二道次三道次四道次五道次六道次 越明顯。利用Arrhenius雙曲正弦函數(shù)求得貝氏體鋼的熱變形激活能Q為從珠光體鋼和貝氏體鋼的真應(yīng)力—真應(yīng)變曲線看，氏體鋼中含有大量 關(guān)奎英，唐荻等高強度鋼的動態(tài)再結(jié)晶行為研究J北京科技大學(xué)卷第期周一平，嚴(yán)學(xué)模我國鋼軌鋼的質(zhì)量現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢J材料與冶金學(xué)報，張慧生，張?zhí)炀w我國鋼軌生產(chǎn)現(xiàn)狀、需求及對策J，第卷，第期碳貝氏體鋼顯微組織的影響J山東冶第卷，第期第卷，第期[13]戴起勛，程小農(nóng).金屬材料學(xué)M北京：化學(xué)工業(yè)出版社，J期關(guān)云，李平和等變形溫度對ULCB鋼動態(tài)再結(jié)晶的影響J第卷第期邢相勤