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。
金属发生塑性变形，位错密度不断增加，发 生加工硬化； 高温变形，位错发生交滑移和攀移，部分位 错消失，部分重新排列，即发生动态回复和 动态多边形化，造成材料软化； 位错增殖速度与变形量无关，而位错消失速 度则与位错密度成正比，位错密度增加，则 位错消失速度增加，材料软化速度加大，故 加工硬化速度减弱。
§2.1 热变形过程中的A再结晶行为

第二阶段：发生动态再结晶（金属变形过 程中，随变形量的增加，金属内部发生的 一种再结晶行为），材料的变形抗力很快 下降，直到一轮动态再结晶结束，软化与 加工硬化达到平衡，变形抗力不再下降。
动态再结晶临界变形量εc：发生动态再结晶 所必需的最低变形量，大小与钢的奥氏体成 分和变形条件（变形温度和速度）有关。 εc≈0.83εp （ εp－峰值应力应变量）
§2.4 静态再结晶的控制
在Ⅰ区给以一个合适的压下量，就不会产 生巨大晶粒，全部晶粒都是未再结晶晶粒， 它随着轧制道次的增加（总变形量），晶 粒拉长，晶内形变带逐渐增加并逐渐均匀。 晶粒的拉长程度和形变带的增加程度与在 Ⅰ区中的总变形量成正比，而与道次变形 量关系不大。
§2.4 静态再结晶的控制
.

§2.1 热变形过程中的A再结晶行为

第三阶段 应力达到稳定值，不随变形量的增加而 变化，这时发生连续动态再结晶； εc < εr εr－由动态再结晶核心形成到全部完成 一轮再结晶所需要的变形量。 应力随变形量的增加而呈波浪形变化， 这是发生间断动态再结晶。 εc >εr
§2.1 热变形过程中的A再结晶行为


原始晶粒大小的影响 原始晶粒越细，储存能越多，G/N减小， 再结晶后晶粒越细，但影响力逐渐变小。 微合金元素的影响 微合金元素以化合物形式析出，使G/N减 小，细化晶粒；但由于微合金元素有很强 的抑制A再结晶的作用，因而和不含微合 金元素的钢相比，在同样的变形条件下， 含有微合金元素会阻碍再结晶的进行。
工艺条件（ε、T和ε）影响储存能； 内在因素（化学成分和冶金状态）影响储存能。
§2.4 静态再结晶的控制
§2.4 静态再结晶的控制
二、静态再结晶的临界变形量
静态再结晶的临界变形量(εs)：在一定温度和一 定速率下热变形后，金属能发生静态再结晶的 最小变形量。 1、T、D0和微合金因素的影响 T下降，εs 急剧增大； D0越大，εs 越大； Nb等微合金因素使εs 增大。 2、变形后停留时间 变形后停留时间长，则所需εs 小。
§2.4 静态再结晶的控制
3、再结晶区域图
热变形后的组织随变 形量、变形温度和变 形速度的不同而变化 很大，在以变形量为 横坐标、变形温度为 纵坐标的图上，根据 变形后组织是否发生 再结晶将图分为再结 晶区、部分再结晶区 和未再结晶区。
§2.4 静态再结晶的控制

产生部分再结晶的临界压下率和完成再结 晶的临界压下率随着变形温度的降低而加 大，而且受晶粒直径和化学成分的影响。
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为

软化百分数x
x=(σ1- σy')/(σ1- σy) σ1－达到变形量ε1时的应力， σy－屈服强 度， σy'－变形后恒温保持τ时间后再塑性 变形的应力
X=1，σy'＝σy ，消除全部加工硬化； X=0，σy'＝0，没有任何软化； 0<X<1，发生不同程度的软化。
§2.1 热变形过程中的A再结晶行为

温度补偿变形速率因子Z
Z＝εexp(Q/RT)=Aσn n－应力指数，Q－变形激活能 T越低，ε越大时，Z值越大，即σp、 σs大， . 则εc和εs（动态再结晶完成时的变形量）也 越大；也就是说，需要较大的变形量才能 发生动态再结晶。 动态再结晶和加工硬化同时存在，但动态 再结晶不能完全消除晶格硬化，故材料的 变形抗力仍高于退火态。
六、保温中A晶粒的长大 奥氏体再结晶完成后在高温下继续停留， 晶粒将会长大。这时奥氏体晶粒长大的驱 动力不是畸变能，而是由小晶粒长大成大 晶粒可以减小晶界面积，从而减少总的界 面能。 恒温下A晶粒长大的直径D与恒温下停 留时间有关： D＝Ktn
K、n－常数，t－停留时间
§2.4 静态再结晶的控制
多道次轧 制的道次间隙 和终轧后的空 冷时间里，再 结晶A晶粒也 会长大，在轧 制工艺规程中 应给以注意。
§2.4 静态再结晶的控制
三、静态再结晶速度
再结晶速度用再结晶百分数与时间的关系曲线 表示，其影响因素如下： A内部存在的储存能的大小 . 增大ε和ε，可增加储存能，提高再结晶速度热 加工后停留温度的高低 停留温度越高，再结晶速度越大 A成分 微量元素强烈阻止再结晶的发生 第二相质点大小 第二相质点越小，再结晶速度越大
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为
热加工过程中的任何阶段均不能完 全消除奥氏体的加工硬化，造成了组 织结构的不稳定，这些组织结构在热 加工间隙会发生变形来消除加工硬化 的影响，使之达到稳定状态，即发生 静态回复和静态再结晶。 静态再结晶：非热加工过程中发生的 再结晶行为。
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为
Z=AD-m D与原始晶粒尺寸D0无关;
D晶粒细化的唯一条件是提高Z值，但Z<Zc; 提高ε
和细化D0，可以提高Zc，这时提高Z可以细化晶粒 动态再结晶组织存在加工硬化，相同晶粒尺寸条件 下，动态再结晶组织比静态再结晶组织强度更高， 韧性更好。
§2.3 动态再结晶的控制
§2.4 静态再结晶的控制
§2.4 静态再结晶的控制
§2.4 静态再结晶的控制
四、静态再结晶的数量
再结晶数量用再结晶百分 数表示，影响因素如下: 变形温度T 增高T，再结晶数量增大 变形后停留时间t 延长t，再结晶数量增加 变形量ε 增大ε，再结晶数量增加
§2.4 静态再结晶的控制
五、静态再结晶晶粒的大小 1、各因素对静态再结晶晶粒尺寸的影响 d=K(G/N)1/4
§2.2 热变形间隙时间内A再结晶行为

预应变对软化行为的影响
ε1<<εs（静态再结晶临界变 形量－产生静态再结晶的最 小变形量）时，发生静态回 复，保留加工硬化结构； εs<ε1< εc ，静态回复＋静态 再结晶； εc<ε1<εs 1，静态回复＋亚动 态再结晶＋静态再结晶； ε1>εs 1 ，静态回复＋亚动态 再结晶
第一篇 控制轧制及 控制冷却理论
2 钢的奥氏体形变与再结晶
§2.1 热变形过程中的A再结晶行为


冷变形：位错密度 增大，不断加工硬 化。 热变形：加工硬化 和回复、再结晶同 时进行，根据它们 的平衡状况来决定 材料的变形应力， 也就是决定真应力 －真应变曲线.
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
§2.1 热变形过程中的A再结晶行为
d－晶粒尺寸，K－常数，G－长大速度，N－形核率

形核率：单位时间内形成的晶核数除以未 再结晶的金属体积。 N随ε的增加而增加
§2.4 静态再结晶的控制
2、各因素对A平均晶粒 尺寸的影响 变形量ε的影响
在T一定时，ε增加使晶 粒尺寸减小。 ε增加使A再结晶数量 增加； ε增加使G/N降低。
§2.4 静态再结晶的控制
但需要注意的是，在多道次的轧制过程中， 钢材的温度会下降，不利于再结晶的进行， 故有可能在Ⅱ区有足够的总变形量也全部 再结晶组织（如表2-1）。
Ⅰ区：得到混合组织
在未再结晶区给以一个不恰当的压下量会 引起巨大晶粒的产生，这种巨大晶粒在以 后的轧制中很难消失，即使再给以连续的 部分再结晶区的压下量也很难消失。

变形温度T的影响
完全再结晶区，减小 部分再结晶区，增加
§2.4 静态再结晶的控制源自变形量速度影响变形速度一般变化 不大，对晶粒尺寸 影响不大

变形后停留时间 t 的影响
完全再结晶区轧 制, t↑,增大 部分再结晶区轧 制, t↑,减小 （以20%分界）