4钢的奥氏体形变与再结晶

4．钢的奥氏体形变与再结晶4.1热变形过程中钢的再结晶行为一．高温变形曲线T变形＞0.5Tm加工硬化动态回复(再结晶)相平衡(a)变形速率一定，变形温度↑，σ↓(b)变形温度一定，变形速率↓，σ↓奥氏体热加工真应力-真应变曲线与材料结构变化示意图曲线三阶段:Ⅰ动态回复阶段ε↑，ρ↑，硬化＞软化σ↑，位错消失速度↑，dσ/dε↓Ⅱ动态再结晶阶段在应力峰值附近开始再结晶，ε↑，ρ↓，σ↓再结晶完成，应力达到一稳定值Ⅲ(１)连续动态再结晶ε↑，应力稳定不变εc动态再结晶的临界变形量εr动态再结晶开始到终了所需的变形量εc＜εr已经动态再结晶的晶粒又承受了变形,达到εc,再次发生再结晶,即:奥氏体内几轮动态再结晶可以同时发生(２)间断动态再结晶应力呈波浪形变化εc＞εr由于εr小，第一轮再结晶完成后，已动态再结晶的晶粒所承受的变形小于εc，不能立即发生第二轮动态再结晶，还需要继续变形，ε达到εc，才能发生第二轮动态再结晶。二．动态回复和动态再结晶１．动态回复A组铁素体类全应变区域只产生动态回复6亚晶是动态回复的重要标志Z维持加工硬化率和动态回复率的动态平衡B组奥氏体类低应变区发生动态回复εm――产生亚晶的临界变形程度亚晶的平均直径ds-1=a+blogZ２．动态再结晶B组奥氏体类ε＞εc发生动态再结晶6影响εc的因素有：①变形温度T↑，εc↓②变形速度↓，εc↓高温低速易发生动态再结晶③合金元素％↑，εc↑④原始奥氏体晶粒度r0↑，εc↑再结晶后的晶粒尺寸d-1∝logZd与原始晶粒度和变形量无关动态再结晶晶粒静态再结晶晶粒d的影响因素变形速度、Tr0、ε、T形核方式凸出形核亚晶的成长完成方式成核＋长大成核＋长大位错密度分布不均低强度与硬度高低晶粒形态变形状态退火状态εp——衡量动态再结晶的难易程度图2--15示出了εp与Z的关系:Z↑，εp↑Nb、V钢：εp大，动态再结晶困难εp大，再结晶难εp小，再结晶易4.2热加工变形后静态软化过程热加工后，动态回复形成的组织是不稳定的，晶内位错密度高，保持高温会发生静态回复过程，即静态回复、静态再结晶和亚动态再结晶。三个过程由热加工变形量控制。一．静态回复过程和相应的组织变化１．变形量对静态回复过程的影响图2--16示出了变形量对0.68%C钢的软化行为的影响εs－静态再结晶的临界变形程度εc－动态再结晶的临界变形程度①ε＜εs，a点，静态回复100秒后软化结束，软化率≈25%②εs＜ε＜εc，b点，软化分二段：静态回复软化率45％100秒结束静态再结晶软化率100%6③ε＞εcc点，软化分三段：静态回复软化率50%100秒结束亚动态再结晶原来的动态再结晶晶核的继续长大静态再结晶软化率100%软化开始前的位错密度增加，回复速度加快④ε↑↑，稳定区，d点，软化分二段：静态回复软化率50%亚动态再结晶软化率100%,不需要孕育.变形量对软化行为的影响可用图2--18表示２．软化过程中组织的变化(a)未再结晶（晶粒伸长）→回复→静态再结晶→晶粒长大(b)动态再结晶（等轴晶粒）→亚动态再结晶→晶粒长大二．静态再结晶行为驱动力：变形的贮存能热加工中晶粒组织的变化见图2--19。热状态下粗大的奥氏体晶粒→晶粒伸长→晶界上形核（开始再结晶）→再结晶完成→晶粒长大１．再结晶的成核机理①原晶界推移成核（鼓凸成核）②亚晶长大成核亚晶合并亚晶界推移２．临界压下率ε＞εs才可发生再结晶Si-Mn钢：εs小，容易发生再结晶，与温度、初始晶粒度关系不大，曲线陡Nb钢：εs大，不易发生再结晶，与温度关系较大，曲线平缓T↑，εs↓T≤950℃，εs→∞很难发生再结晶•变形量和轧制温度影响再结晶行为，见图2--25分为三个区域:无再结晶区(回复区)：回复晶粒和粗大晶粒（应变诱起的晶界迁移）部分再结晶区：回复晶粒和再结晶晶粒再结晶区：完全再结晶，均匀的细晶粒组织在动态再结晶区域，再结晶晶粒尺寸主要受变形温度的影响，受变形量的影响比较小。在静态再结晶区域，再结晶晶粒尺寸随变形量增大而细化，而受变形温度的影响较小。３．静态再结晶动力学X=1－exp(-Ktn)X——再结晶分数t——时间K、n——常数产生X=0.5的再结晶分数所需的时间为t0.50.5=1－exp(-Kt0.5n)→K=0.693/t0.5nX=1－exp[-0.693(t/t0.5)n]图2--28可见计算值与实测值相符6４．再结晶速度再结晶率XV和时间t的关系：XV=1－exp(-BtK)B、K－常数温度高、变形量大，再结晶速度快66温度高、变形量大，再结晶速度快三．影响再结晶晶粒大小的因素热加工：通过变形－再结晶获得细晶粒组织控轧：奥氏体再结晶区轧制→再结晶细化晶粒→奥氏体未再结晶区轧制→细化的铁素体组织可见，再结晶晶粒大小对最终得到的晶粒组织影响很大。影响再结晶晶粒大小的主要轧制工艺参数有：１．加工温度奥氏体区轧制，分三个温度区间：①T≥1100℃，奥氏体晶粒均匀，但不细化②T＝950～1100℃，奥氏体晶粒均匀细化→细化的铁素体晶粒③T＝850～950℃，未再结晶区轧制，r→α，细化的铁素体T↓，奥氏体晶粒细化２．加工量随ε↑，晶粒细化ε↑↑，细化晶粒的效果不明显。Nb钢的晶粒比Si-Mn钢要细，见图2--34.３．初始晶粒直径r0↓，再结晶晶粒也越小见图2--36.1.试比较奥氏体和铁素体的热加工真应力—真应变曲线.2．画出并分析典型的高温变形曲线。3．以0.68%C钢的软化行为为例，理解热加工变形量对静态回复过程的影响。图2--164．在奥氏体再结晶区或在奥氏体未再结晶区或在奥氏体部分再结晶区中进行多道次变形对奥氏体晶粒有何影响？5．看懂图2--25.什么是再结晶区域图?它是用来说明变形中哪些参量之间关系的?定性画出再结晶区域图。并分析变形温度和压下率对再结晶行为和再结晶晶粒直径的影响。