变形工艺参数对铁素体相变行为的影响_张红梅
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研究经过高温加热及变形的奥氏体在连续冷却时 υ→α相变行为 ,本实验计划进行两个方面的 CCT 曲线的绘制 :
(1) 单道次变形奥氏体 CCT 曲线 ,试样以 25 ℃/ s 加热至 1 000 ℃,保温 3 min 后 ,以 30 ℃/ s 的 冷却速度进行冷却至 850 ℃,随之以 5/ s 的变形 速度压缩变形 50 %后 ,分别以 20 、10 、5 、2 、1 、0. 5 、 0. 2 ℃/ s的冷却速度连续冷却至室温 ,测得单道 次变形奥氏体 CCT 曲线 ;
fer in mold fluxlayers during slab continuous casting. Steelmaking Con2 ference Proceedings ,1996 :321～329 7 J . Savage ,B. Sc. , F. Inst . P. , and W. H. Pritchard. The problem of
(a) 20 ℃/ s (b) 5 ℃/ s (c) 0. 5 ℃/ s (d) 20 ℃/ s (e) 5 ℃/ s (f) 0. 5 ℃/ s
通过观察金相组织可以发现 ,随冷却速度的 降低 ,晶粒变的粗大 ,这是由于冷却速度的越低 , 铁素体开始转变温度 Ar3 越高 ,形核驱动力越小 的原因 。 3. 3 在未再结晶奥氏体轧制时变形量对铁素体
传统晶粒细化的主要方法有 : (1) 加快冷却速度 ; (2) 细化母相奥氏体 (υ) ; (3) 在加工应化状态下使奥氏体相变 ;
(4) 使适量的析出物和夹杂物在奥体晶粒内 部均匀[1 ,4～6 ]分布 。
通过在奥氏体未再结晶区进行轧制 ,可有效 的增加形变奥氏体的晶界 、形变带和位错孪晶等 晶体缺陷 ,从而提高α变形的有效晶界面积 (Sv) , 提高α形核的形核率 ,细化α晶粒 。在奥氏体未 再结晶区进行低温 、大压下变形是获得超细铁素 体晶粒的最有效的方法之一 。
2. 3 热变形工艺图
图 2 多道次轧制工艺图
3 实验结果 3. 1 两种情况下所得的连续冷却转变 CCT 曲线
两种情况下所得的连续冷却转变 CCT 曲线 见图 3 、4 。
图 3 单道次 850 ℃变形奥氏体 CCT 曲线
在 Gleeble 1500 热模拟机进行了单道次及多 道次变形实验 。热变形工艺见图 1 、2 所示 。图 2 中道次参见表 2 。
2000 年 7 月
July 2000
钢 铁 研 究
Research on Iron & Steel
第 4 期 (总第 115 期)
No. 4 (Sum115)
变形工艺参数对铁素体相变行为的影响
张红梅 刘相华 王国栋 (东北大学)
摘 要 在 Gleeble 1 500 热模拟机上测定了温度为 850 ℃,变形为 50 %的单道次及 多道次动态 CCT 曲线 ,并以此为依据在 Ar3 附近进行了多道次积累大变形和单道次大 变形的轧制对比实验 。同时进行了变形温度 、变形量和冷却速度对铁素体相变行为的 影响研究 。结果发现在奥氏体未再结晶区进行多道次大压 下量轧制及轧后快速冷却 , 可以大大地细化晶粒 。
表 2 多道次轧制工艺参数
道次
1
2
3
4
ε 0. 105 ,0. 223 , 0. 105 , 0. 105 ,0. 223 , 0. 105 ,0. 223 ,
0. 366 0. 223 ,0. 366 0. 366
0. 366
ε(s - 1)
1
3
5
10
T / ℃ 900 ,800 ,750 880 ,780 ,720 760 ,760 ,700 850 ,750 ,680
2. 1 实验材料 实验钢取自宝钢 SS400 ,加工成直径 8 mm、长
15 mm 的柱状试样 ,实验钢的化学成分见表 1 。
编号 1
表 1 实验钢的化学成分 (w)
C 0. 114
Si 0. 023
Mn 1. 19
P 0. 016
% S 0. 007
图 1 单道次轧制工艺图
2. 2 实验方法 实验在 Gleeble - 1500 热模拟机上进行 ,为了
Keywords dynamic CCT diagram ferrite deformation induced transformation recrystal2 lization
1 前 言
近年来 ,许多学者对晶粒细化进行了更为深 入的研究 。日本和韩国都在集中力量研究超细晶 粒钢 的 制 备 工 艺 和 性 能 特 征 [1～3] , 澳 大 利 亚 的 The Broken Hill Proprity Co. Ltd. 也在利用形变热处 理的方法生产超细晶粒碳素钢 。
(3) 应变诱导铁素铁相变 应变诱导铁素体在 Ar3 以上温度析出 ,因而 在热力学上它是不稳定的 ,道次间隔时间对应变 诱导铁素体的体积分数和晶粒尺寸影响 ,随温度 的降低 ,间隔时间延长 ,铁素体的体积分数增加 , 晶粒粗化 。
本文实验是单道次 、多道次积累大变形实验 在 850 、750 ℃,680 ℃、以ε= 0. 89 ,1. 42 进行的 ,通 过观察轧制后水淬的显微组织发现 ,形变后的组 织有均匀细小的应变诱导铁素体组织产生 。而 680 ℃,750 ℃时组织 ,因先共析铁素体的出现 ,形 变后 ,先共析铁素体为形变长条形 ,而应变诱导铁 素体组织比较细小 ,整体上组织不太均匀 。而在 变形量比较大时 ,680 ℃虽然有一些带状组织 ,但 由于应变诱导的作用 ,结果发现有大量细小的铁 素体晶粒产生 ,整体上组织比较细小 。
(2) 多道次变形奥氏体 CCT 曲线 ,试样以 25 ℃/ s 加热至 1000 ℃、保温 3 min 后 ,以 30 ℃的冷 却速度进行冷却至 920 ℃,随之 920 ℃→900 ℃→ 880 ℃→860 ℃→850 ℃分别 3/ s →5/ s →6/ s →10/ s →10/ s 的变形速度进行 12 % →12 % →10 % →10 % →6 %五道次压缩变形 ,然后分别以 20 ℃,10 ℃,5 ℃,2 ℃,1 ℃,0. 5 ℃,0. 2 ℃的冷却速度连续 冷却至室温 ,测出多道次变形奥氏体 CCT 曲线 。
图 7 单道次大变形的显微组织 (a) 850 ℃ (b) 750 ℃ (c) 680 ℃
过加大相变的过冷度 ,从而增加形核力 ,可以增加 铁素体晶核的数目 ,从而细化晶粒 。
(2) 奥氏体未再结晶区轧制及压下量对细化 晶粒的影响
在奥氏体未再结晶区轧制采用较大压下量 , 使奥氏体晶粒压扁拉长 ,并在奥氏体内部产生大 量变形带 ,显著增加有效晶界面积 ,而增加形变奥 氏体有效晶界面积可以显著增加形核点 。细
(Northeastern University)
Synopsis The single pass and multi - pass continuous cooling transformation (CCT) diagram for austenite with compressive deformation by 50 % at 850 ℃are determined in a Gleeble 500 ther2 monechanical testign machine. Comparison tests of multipass accumulated heavy deformation rolling adn single pass haeavy deformation rolling have been made at the temperature around Ar3 on the basis of the CCt diagram. In the mearrwhile effects of deformation temperature ,reduction adn cooling rate on the ferrite phase transformation behavior are clarified. Results show that the grains are great2 ly refined by malti - pass heavy reduction rolling and accelerated cooling in the non - crystallization region.
4 讨 论
(1) 轧后快冷对晶粒细化的影响 通过观察 CCT 曲线和显微组织可以发现 ,快 速冷却可以使相变点降低 。而金相组织也表明 , 加大冷却速度 ,可以使晶粒明显变细 。这证明通
·38 ·
图 6 多道次变形的显微组织 (a) 850 ℃(c) 680 ℃每道次变形 30 % (d) 850 ℃ (e) 750 ℃ (f) 680 ℃每道次变形 20 %
图 4 多道次 850 ℃变形奥氏体 CCT 曲线
通过测得的 CCT 曲线可以发现 ,在 850 ℃多
·37 ·
道次变形与单道次变形所得到的 Ar3 比较接近 , 且多道次变形使 Ar1 略有下降 ,这说明多道次变 形扩大了铁素体形成区 ,再同样的变形条件下多 道次大变形可以获得与单道次变形一样的轧制效 果 。这通过金相组织可以证明 ,在同样的冷速条
本文在 Gleeble 1500 热模拟机上以 SS400 为 研究对象 ,在奥氏体未再结晶区进行了单道次及 多道次变形实验 ,研究了变形温度 、变形量和保温
联系人 :张红梅 ,博士研究生 ,沈阳市 (110006) 东北大学轧制及连轧自动化国家重点实验室
·36 ·
时间对铁素体相变行为的影响 。
2 实验方法
组织的影响 根据如图 1～4 所示的热变形工艺 ,在 850 、 750 、680 ℃以不同的压下量进行单道次及多道次 轧制 ,如图 6 、7 所示 :结果发现随变形量的增加 , 显微组织明显变细 ,而且在相同的变形条件下进 行多道次积累大压下量比较小时 ,应变诱导作用 不十分明显 ,故组织比较粗大 。无论对于多道次 变形还是单道次变形 ,压下量越大 ,铁素体晶粒就 越细 ,体积百分数也就越大 。 3. 4 未再结晶奥氏体轧制时变形温度对铁素体
组织的影响 在不同的轧制温度 ,对于多道次轧 ,如图 6 所 示 :680 ℃明显要比 850 ℃组织细小 ,但带状组织
比较严重 。在 750 ℃,由于在两相区轧制时 ,且在 压下量比较小时 ,两相组织比较明显 ,因此应避免 在两相区轧制 。而对于单道次轧制如图 7 示 ,在 680 ℃由于有先共析铁素体的形成 ,经轧制后被 压扁拉长 ,整体组织不十分均匀 ,但有许多细小的 形变诱导铁素体形成 。在 850 ℃,铁素体晶粒比 较细小且也存在较多形变诱导铁素体 ,与多道次 轧制相比晶粒稍微细小一些 ,但不十分明显 。而 且 ,由图 6 、7 可以看出变形温度比较高时 ,铁素 体析出量比较少 ,且主要在晶界 。随变形温度降 低 ,铁素体析出量增加 ,在晶内也发现许多形变诱 导铁素体的生成 。
关键词 动态 CCT 曲线 铁素体 应变诱导相变 再结晶
EFFECT OF DEFORMATION PROCESSING PARAMETERS ON FERRITE TRANSFORMATION BEHAVIOR Zhang Hongmei Lu Xianghua WangGuodong
5 结 论
(1) 采用多道次积累大变形在奥氏体未再结 晶区轧制可以同样获得细小的铁素体组织 。应用 于大工业生产 ,可采用这种方法 。
(下转第 56 页)
·39 ·
～246 6 J . Federico Chávez ,Arturo Celaya ,Miguel A. Barrón ,et al . Heat trans2
件下 ,二者的光学显微组织比较接近 。 3. 2 未再结晶奥氏体轧制时冷却速度对显微组
织的影响 单道次与多道次变形奥氏体以 0. 5 ℃/ s、5 ℃/ s、20 ℃/ s 冷却速度冷却的金相组织如图 5 所示。
图 5 单道次变形奥氏体连续冷却时的光学显微照片 多道次变形奥氏体连续冷却时的光学显微照片
(1) 单道次变形奥氏体 CCT 曲线 ,试样以 25 ℃/ s 加热至 1 000 ℃,保温 3 min 后 ,以 30 ℃/ s 的 冷却速度进行冷却至 850 ℃,随之以 5/ s 的变形 速度压缩变形 50 %后 ,分别以 20 、10 、5 、2 、1 、0. 5 、 0. 2 ℃/ s的冷却速度连续冷却至室温 ,测得单道 次变形奥氏体 CCT 曲线 ;
fer in mold fluxlayers during slab continuous casting. Steelmaking Con2 ference Proceedings ,1996 :321～329 7 J . Savage ,B. Sc. , F. Inst . P. , and W. H. Pritchard. The problem of
(a) 20 ℃/ s (b) 5 ℃/ s (c) 0. 5 ℃/ s (d) 20 ℃/ s (e) 5 ℃/ s (f) 0. 5 ℃/ s
通过观察金相组织可以发现 ,随冷却速度的 降低 ,晶粒变的粗大 ,这是由于冷却速度的越低 , 铁素体开始转变温度 Ar3 越高 ,形核驱动力越小 的原因 。 3. 3 在未再结晶奥氏体轧制时变形量对铁素体
传统晶粒细化的主要方法有 : (1) 加快冷却速度 ; (2) 细化母相奥氏体 (υ) ; (3) 在加工应化状态下使奥氏体相变 ;
(4) 使适量的析出物和夹杂物在奥体晶粒内 部均匀[1 ,4～6 ]分布 。
通过在奥氏体未再结晶区进行轧制 ,可有效 的增加形变奥氏体的晶界 、形变带和位错孪晶等 晶体缺陷 ,从而提高α变形的有效晶界面积 (Sv) , 提高α形核的形核率 ,细化α晶粒 。在奥氏体未 再结晶区进行低温 、大压下变形是获得超细铁素 体晶粒的最有效的方法之一 。
2. 3 热变形工艺图
图 2 多道次轧制工艺图
3 实验结果 3. 1 两种情况下所得的连续冷却转变 CCT 曲线
两种情况下所得的连续冷却转变 CCT 曲线 见图 3 、4 。
图 3 单道次 850 ℃变形奥氏体 CCT 曲线
在 Gleeble 1500 热模拟机进行了单道次及多 道次变形实验 。热变形工艺见图 1 、2 所示 。图 2 中道次参见表 2 。
2000 年 7 月
July 2000
钢 铁 研 究
Research on Iron & Steel
第 4 期 (总第 115 期)
No. 4 (Sum115)
变形工艺参数对铁素体相变行为的影响
张红梅 刘相华 王国栋 (东北大学)
摘 要 在 Gleeble 1 500 热模拟机上测定了温度为 850 ℃,变形为 50 %的单道次及 多道次动态 CCT 曲线 ,并以此为依据在 Ar3 附近进行了多道次积累大变形和单道次大 变形的轧制对比实验 。同时进行了变形温度 、变形量和冷却速度对铁素体相变行为的 影响研究 。结果发现在奥氏体未再结晶区进行多道次大压 下量轧制及轧后快速冷却 , 可以大大地细化晶粒 。
表 2 多道次轧制工艺参数
道次
1
2
3
4
ε 0. 105 ,0. 223 , 0. 105 , 0. 105 ,0. 223 , 0. 105 ,0. 223 ,
0. 366 0. 223 ,0. 366 0. 366
0. 366
ε(s - 1)
1
3
5
10
T / ℃ 900 ,800 ,750 880 ,780 ,720 760 ,760 ,700 850 ,750 ,680
2. 1 实验材料 实验钢取自宝钢 SS400 ,加工成直径 8 mm、长
15 mm 的柱状试样 ,实验钢的化学成分见表 1 。
编号 1
表 1 实验钢的化学成分 (w)
C 0. 114
Si 0. 023
Mn 1. 19
P 0. 016
% S 0. 007
图 1 单道次轧制工艺图
2. 2 实验方法 实验在 Gleeble - 1500 热模拟机上进行 ,为了
Keywords dynamic CCT diagram ferrite deformation induced transformation recrystal2 lization
1 前 言
近年来 ,许多学者对晶粒细化进行了更为深 入的研究 。日本和韩国都在集中力量研究超细晶 粒钢 的 制 备 工 艺 和 性 能 特 征 [1～3] , 澳 大 利 亚 的 The Broken Hill Proprity Co. Ltd. 也在利用形变热处 理的方法生产超细晶粒碳素钢 。
(3) 应变诱导铁素铁相变 应变诱导铁素体在 Ar3 以上温度析出 ,因而 在热力学上它是不稳定的 ,道次间隔时间对应变 诱导铁素体的体积分数和晶粒尺寸影响 ,随温度 的降低 ,间隔时间延长 ,铁素体的体积分数增加 , 晶粒粗化 。
本文实验是单道次 、多道次积累大变形实验 在 850 、750 ℃,680 ℃、以ε= 0. 89 ,1. 42 进行的 ,通 过观察轧制后水淬的显微组织发现 ,形变后的组 织有均匀细小的应变诱导铁素体组织产生 。而 680 ℃,750 ℃时组织 ,因先共析铁素体的出现 ,形 变后 ,先共析铁素体为形变长条形 ,而应变诱导铁 素体组织比较细小 ,整体上组织不太均匀 。而在 变形量比较大时 ,680 ℃虽然有一些带状组织 ,但 由于应变诱导的作用 ,结果发现有大量细小的铁 素体晶粒产生 ,整体上组织比较细小 。
(2) 多道次变形奥氏体 CCT 曲线 ,试样以 25 ℃/ s 加热至 1000 ℃、保温 3 min 后 ,以 30 ℃的冷 却速度进行冷却至 920 ℃,随之 920 ℃→900 ℃→ 880 ℃→860 ℃→850 ℃分别 3/ s →5/ s →6/ s →10/ s →10/ s 的变形速度进行 12 % →12 % →10 % →10 % →6 %五道次压缩变形 ,然后分别以 20 ℃,10 ℃,5 ℃,2 ℃,1 ℃,0. 5 ℃,0. 2 ℃的冷却速度连续 冷却至室温 ,测出多道次变形奥氏体 CCT 曲线 。
图 7 单道次大变形的显微组织 (a) 850 ℃ (b) 750 ℃ (c) 680 ℃
过加大相变的过冷度 ,从而增加形核力 ,可以增加 铁素体晶核的数目 ,从而细化晶粒 。
(2) 奥氏体未再结晶区轧制及压下量对细化 晶粒的影响
在奥氏体未再结晶区轧制采用较大压下量 , 使奥氏体晶粒压扁拉长 ,并在奥氏体内部产生大 量变形带 ,显著增加有效晶界面积 ,而增加形变奥 氏体有效晶界面积可以显著增加形核点 。细
(Northeastern University)
Synopsis The single pass and multi - pass continuous cooling transformation (CCT) diagram for austenite with compressive deformation by 50 % at 850 ℃are determined in a Gleeble 500 ther2 monechanical testign machine. Comparison tests of multipass accumulated heavy deformation rolling adn single pass haeavy deformation rolling have been made at the temperature around Ar3 on the basis of the CCt diagram. In the mearrwhile effects of deformation temperature ,reduction adn cooling rate on the ferrite phase transformation behavior are clarified. Results show that the grains are great2 ly refined by malti - pass heavy reduction rolling and accelerated cooling in the non - crystallization region.
4 讨 论
(1) 轧后快冷对晶粒细化的影响 通过观察 CCT 曲线和显微组织可以发现 ,快 速冷却可以使相变点降低 。而金相组织也表明 , 加大冷却速度 ,可以使晶粒明显变细 。这证明通
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图 6 多道次变形的显微组织 (a) 850 ℃(c) 680 ℃每道次变形 30 % (d) 850 ℃ (e) 750 ℃ (f) 680 ℃每道次变形 20 %
图 4 多道次 850 ℃变形奥氏体 CCT 曲线
通过测得的 CCT 曲线可以发现 ,在 850 ℃多
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道次变形与单道次变形所得到的 Ar3 比较接近 , 且多道次变形使 Ar1 略有下降 ,这说明多道次变 形扩大了铁素体形成区 ,再同样的变形条件下多 道次大变形可以获得与单道次变形一样的轧制效 果 。这通过金相组织可以证明 ,在同样的冷速条
本文在 Gleeble 1500 热模拟机上以 SS400 为 研究对象 ,在奥氏体未再结晶区进行了单道次及 多道次变形实验 ,研究了变形温度 、变形量和保温
联系人 :张红梅 ,博士研究生 ,沈阳市 (110006) 东北大学轧制及连轧自动化国家重点实验室
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时间对铁素体相变行为的影响 。
2 实验方法
组织的影响 根据如图 1～4 所示的热变形工艺 ,在 850 、 750 、680 ℃以不同的压下量进行单道次及多道次 轧制 ,如图 6 、7 所示 :结果发现随变形量的增加 , 显微组织明显变细 ,而且在相同的变形条件下进 行多道次积累大压下量比较小时 ,应变诱导作用 不十分明显 ,故组织比较粗大 。无论对于多道次 变形还是单道次变形 ,压下量越大 ,铁素体晶粒就 越细 ,体积百分数也就越大 。 3. 4 未再结晶奥氏体轧制时变形温度对铁素体
组织的影响 在不同的轧制温度 ,对于多道次轧 ,如图 6 所 示 :680 ℃明显要比 850 ℃组织细小 ,但带状组织
比较严重 。在 750 ℃,由于在两相区轧制时 ,且在 压下量比较小时 ,两相组织比较明显 ,因此应避免 在两相区轧制 。而对于单道次轧制如图 7 示 ,在 680 ℃由于有先共析铁素体的形成 ,经轧制后被 压扁拉长 ,整体组织不十分均匀 ,但有许多细小的 形变诱导铁素体形成 。在 850 ℃,铁素体晶粒比 较细小且也存在较多形变诱导铁素体 ,与多道次 轧制相比晶粒稍微细小一些 ,但不十分明显 。而 且 ,由图 6 、7 可以看出变形温度比较高时 ,铁素 体析出量比较少 ,且主要在晶界 。随变形温度降 低 ,铁素体析出量增加 ,在晶内也发现许多形变诱 导铁素体的生成 。
关键词 动态 CCT 曲线 铁素体 应变诱导相变 再结晶
EFFECT OF DEFORMATION PROCESSING PARAMETERS ON FERRITE TRANSFORMATION BEHAVIOR Zhang Hongmei Lu Xianghua WangGuodong
5 结 论
(1) 采用多道次积累大变形在奥氏体未再结 晶区轧制可以同样获得细小的铁素体组织 。应用 于大工业生产 ,可采用这种方法 。
(下转第 56 页)
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～246 6 J . Federico Chávez ,Arturo Celaya ,Miguel A. Barrón ,et al . Heat trans2
件下 ,二者的光学显微组织比较接近 。 3. 2 未再结晶奥氏体轧制时冷却速度对显微组
织的影响 单道次与多道次变形奥氏体以 0. 5 ℃/ s、5 ℃/ s、20 ℃/ s 冷却速度冷却的金相组织如图 5 所示。
图 5 单道次变形奥氏体连续冷却时的光学显微照片 多道次变形奥氏体连续冷却时的光学显微照片