D0I:10.13374/j.issn1001053x.2001.02.008 第23卷第2期 北京科技大学学报 Vol.23 No.2 2001年4月 Journal of University of Science and Technology Beijing Apr.2001 奥氏体一铁素体区循环形变对Q235 钢力学性能的影响 唐荻任学平崔光春 张海冰 北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要研究开发出了一种钢材组织细化的新方法，即奥氏体一铁素体区循环形变，并采用 自行设计的热模拟试样，研究了奥氏体一铁素体区循环形变对Q235钢力学性能的影响规律. 结果表明：在大部分变形条件下，采用该方法所得到的Q235钢的抗拉强度大于500MPa,屈服 强度大于400MPa,伸长率大于20%. 关键词奥氏体一铁素体区循环形变；晶粒细化：力学性能 分类号TG335.22 长期以来，人们为了提高钢材的强韧性，开 表1试验用钢化学成分（质量分数） 发出了许多金属强化方法-)但大多数强化方 Table 1 Chemical composition of test steel ÷ 法不能同时兼顾强度与韧性的提高，往往是强 材料 WM- Ws WN Wo 度提高了，韧性却下降了.而细晶强化既能提高 Q2350.160.200.610.0190.0230.00450.019 材料的强度又能提高材料的韧性.从目前钢铁 .2 材料的生产条件来看，所获得的晶粒度普遍在 6. 20-30m,经特殊处理可达10m,再细化是非 常困难的.因此，在原有装备不做重大变动的条 件下，开发可实用的金属加工新技术，通过控制 66±0.02 金属材料的组织，大幅度提高金属材料的各种 10 性能，具有重要的应用前景， 本文提出了一种金属强化的新方法，即奥 0.01 氏体一铁素体区循环形变.该方法通过加热速 图1奥氏体一铁素体区循环变形的试样 度和冷却速度调整相变温度，使相变在奥氏体 Fig.1 Sample of austenite-ferrite-repeating deformation 和铁素体区循环变形过程中发生，即发生动态 1.2实验方法 相变过程，由此达到细化金属组织、提高钢材强 奥氏体一铁素体区循环形变的工艺路线如 度的目的 图2所示.按此工艺路线，根据材料种类的不 1实验方法 同，通过调整T,T,T2,,Tn以及Ti,Ta,,Tn, 可以采用相变前一相变后循环变形、相变前一 1.1实验材料 相变中循环变形、相变中一相变后循环变形、相 研究所用材料为首钢生产的Q235连铸方 变中一相变中循环变形等多种形式.该方法的 坯(120mm×120mm),其化学成分如表1所示. 目的是经奥氏体区变形后，在发生铁素体转变 为了在热模拟试验后能够同时观察组织和测试 时，使铁素体组织得到细化，经铁素体区变形 力学性能，连铸坯经锻造后，加工成如图1所示 后，在发生奥氏体转变时，使奥氏体组织得到细 的试样. 化，如此反复循环变形、循环相变，最终获得细 收稿日期2000-08-12唐获男，45岁，教授 小的铁素体组织.在本研究中，t。=1273K,0= *国家重大基础研究项目No.8544) o02=50%,加热速度与冷却速度相同.热变形
第 23 卷 第 2 期 2 00 1 年 4 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n vi e rs yit o f S e i e n e e a n d Te c h n o ol gy B e ij ni g Vb L23 N 0 . 2 A P .r 2 00 1 奥氏体一铁素体 区循环形变对 Q 2 35 钢 力学性能的影响 唐 获 任学平 崔光春 张海冰 北京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 10 0 08 摘 要 研 究开 发 出了一 种钢材 组织 细化 的新方 法 , 即奥 氏体一铁素体区循环 形 变 , 并采 用 自行设 计的热模拟 试样 , 研究 了奥氏体一铁 素体区循环形 变对 2Q 35 钢 力学 性 能的影 响规 律 . 结 果表 明 : 在 大部分 变形 条件下 , 采用 该方法所得 到 的 Q2 35 钢 的抗拉强度大于 s o M P a, 屈 服 强度大 于 4 0 M aP ,伸长率大于 20 % , 关键词 奥 氏体一铁素体区循环形 变 ; 晶粒细化 ; 力学 性能 分类 号 T G 3 3 5 . 2 2 长期 以来 , 人们为了提高钢材 的强韧性 , 开 发 出了许 多金属强 化方法 【卜 31 . 但大 多数强化 方 法不 能同时兼顾强度 与韧性 的提高 , 往往是 强 度提高 了 , 韧性却下 降了 , 而细晶强化既能提高 材料 的强度又 能提 高材料 的韧性 . 从 目前钢铁 材料的生产条件来看 , 所获得 的晶粒度普遍 在 20 一30 娜 , 经特殊处理 可达 10 娜 , 再 细化是非 常困难 的 , 因此 , 在原有装备不做重大变动的条 件下 , 开发可实用 的金属加工新技术 , 通过控制 金属材料的组织 , 大幅度提高金属材料 的各种 性 能 , 具 有重要的应用前景 . 本 文提出 了一种金属强化 的新 方法 , 即奥 氏体一铁素体 区循环形 变 . 该方法通过加 热速 度和冷却速度调整相变 温度 , 使相变在奥 氏 体 和 铁素体 区循环变形 过程 中发生 , 即发 生动态 相变过程 , 由此达 到细化金属组织 、 提高钢材强 度的 目的 . 表 1 试验 用钢化 学成 分 (质 t 分数 ) aT b l e 1 C h e . i e a l e o ln po s it o O o f t e s t s t e e l 材料 Q2 3 5 W e 0 . 1 6 W S I W施 0 . 2 0 0 . 6 1 W p 0 . 0 1 9 W s W N W o 0 0 2 3 0 . 0 0 4 5 0 . 0 1罗 一。 . 0囚吮-H ū。 . 0 -H9 ū。 . 0 -H9 6 6 士 0 . 0 2 6 士 0 . 0 1 1 实验方法 L l 实验材料 研究 所用材料 为首 钢生产的 Q 2 35 连铸方 坯 ( 12 0 In r n x 12 0 m m ) , 其化学 成分如表 l 所示 . 为了在热模拟试验后能够同时观察组织和 测试 力 学性 能 , 连铸坯经锻造后 , 加工成如图 1 所示 的试样 . 收稿 日期 2 00 刁8 一 12 唐荻 男 , 45 岁 , 教授 * 国家重 大基础研究项 目困.0 85 一4) 图 I 奥氏体一铁素体 区循 环变 形 的试样 F ig · 1 S a m P l e o f a u s t e o it e 一 fe r r it e 一 re P e a it n g d e of r m a it o n 1.2 实验方法 奥 氏体一铁素体 区循环形变 的工艺路线如 图 2 所示 , 按此工艺路线 , 根据材料种 类的不 同 , 通过调整 0T , 不 1 , 凡 , … , 几 以 及 aT ; , 几 , … , 几 , 可 以 采用相 变前一相变后循 环变形 、 相 变前一 相变 中循 环变形 、 相变 中一相变后循 环变形 、 相 变 中一相变 中循 环变形等多 种形 式 . 该方法 的 目的是经奥 氏 体区 变形后 , 在发生铁 素体转变 时 , 使铁 素体组织得 到细化 , 经铁 素体 区变形 后 , 在发生奥 氏体转变时 , 使 奥氏体组织得到细 化 , 如此反 复循环变形 、 循环相变 , 最终获得细 小 的铁素 体组 织 . 在本 研究 中 , =t0 1 2 73 K , 丙= a 产氏 2= 5 0% , 加热速度 与冷却 速度相 同 . 热变形 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 02. 008
·128· 北京科技大学学报 2001年第2期 试验在Gleeble1500热模拟试验机上进行，力学 650a) 性能测试在MTS810材料试验机上进行. 550 T T,E 450 W 6 350 M ◇-1/s 口一5/s al,Eal △一10/s 。-20/s 250 (b) 30 图2奥氏体一铁素体区循环变形技术路线 20 Fig.2 Test schedule of austenite-ferrite-repeating 8 deformation 10 2实验结果及分析 ◇一1/s -▣一5/s -△一10/s 620/s 0 2.1铁素体区变形温度的影响 720 740 760 780 800 820 铁素体区变形温度对Q235力学性能的影 t别/℃ 响如图3所示.从图3(a)中可以看出，各应变速 图3铁素体区变形温度对Q235抗拉强度、屈服强度() 率条件下的Q235材料的抗拉强度、屈服强度随 和伸长率b)的影响(G,920℃，vw知50℃/s) 铁素体区变形温度的变化规律基本相似，均是 Fig.3 Effect of forming temperature in ferrite zone on 在750℃附近出现强度的极大值，在760~780℃ Q235 steel properties 之间出现强度的极小值，此后抗拉强度、屈服强 现极大值，此后伸长率随铁素体区变形温度的 度随铁素体区变形温度的升高而增加.这可以 升高而降低，但在不同应变速率条件下，伸长率 认为是，由于冷却速度增加，会使奥氏体一铁素 的降低程度是不一样的.基本规律是：应变速率 体的实际转变温度降低，当温度降至实际转变 越大，伸长率在峰值后的的降低幅度越大.而在 温度之前，虽然此时的温度比理论转变温度低， 应变速率为5s的情况下，伸长率随铁素体区变 但并未发生铁素体转变，在此条件下发生变形， 形温度的变化规律与其他应变速率条件下的规 因变形会使转变温度升高，因此可能会发生形 律是不同的，此时伸长率随铁素体区变形温度 变诱导相变.变形温度越低，变形所需要的力越 的变化是缓慢降低的，没有出现伸长率的极小 大，变形功也越大，金属中的畸变能也越高，因 和极大值.从图3(a)也可以看出，应变速率为5/ 变形而引起的转变温度的增加也越大，产生形 s情况下的屈服强度随铁素体区变形温度的变 变诱导相变的程度也越高，因此可以使铁素体 化幅度也是比较小的. 组织得到细化，使钢材的强度增加. 2.2高温区变形温度的影响 与此相反，铁素体区变形温度越高，变形功 高温区变形温度对Q235力学性能的影响 越低，因变形而引起的转变温度的增加也越小， 如图4所示.从图4中可以看出，材料的抗拉强 产生形变诱导相变的程度和可能性也就越小， 度、伸长率随高温区变形温度的变化比较大，而 不利于铁素体组织的细化，从而引起强度的降 屈服强度的变化比较小.抗拉强度和屈服强度 低.当铁素体区变形温度很高例如800℃时，高 在920℃附近有一个极小值，在920℃以后材料 温淬火会出现马氏体转变，使钢材的强度增加. 的强度随高温区变形温度的升高而增加.与材 伸长率随铁素体区变形温度的变化如图36)所 料的强度相比，伸长率随高温区变形温度的变 示，除应变速率为5s的情况外，其他情况下的 化是比较大的，并且在920℃附近出现峰值.表 变化趋势也是相同的，只是变化的程度不同而 明高温区变形温度在920℃左右，可获得较佳的 已.与强度随铁素体区变形温度的变化规律相 力学性能组合.当高温区变形温度较低时，仍然 反，伸长率随铁素体区变形温度的变化规律是 是在铁素体区变形范围内，没有发生奥氏体转 在750℃附近出现极小值，在760~780℃之间出 变，此时由于获得了细小、等轴晶粒，从而使材
北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 0 1 年 第 z 期 试验在 Gl e bl e 1 5 0 热模拟试验机 上进行 , 力学 性能测 试在 M T s lo 材 料试验 机上进行 . 山芝. 、` 叭 ` 兀 l , 肠: 芝 卜 兀 : , 凡: 几 , 命 二, 网 - 叫》 - ~ 1 / s 一查- 10/ 5 - 仁卜一 5 / s - 王卜` 20 s/ `,互, 八”U 、哈求 T 圈 2 奥氏体一铁素体 区循环变 形技 术路线 F ig . 2 介, t s e h de u le o f a u s t e n i t c . fe r ir et . r e侧翔血g d e fo r m a UO . 2 实验结果及分析 .2 1 铁素体 区变形温度的影响 铁 素体 区变形温度对 Q2 35 力 学性能的影 响如图 3 所示 . 从 图 3 ( a) 中可以 看出 , 各应 变速 率 条件 下的 Q2 35 材 料的抗拉 强度 、 屈服强度随 铁 素体 区变形 温度 的变化规律基本相似 , 均是 在 7 50 ℃ 附近出现强度 的极 大值 , 在 7 60 一 7 80 ℃ 之间出现强度 的极小值 , 此后抗拉强度 、 屈服强 度 随铁素体 区变形 温度的升高而增加 . 这可 以 认 为是 , 由于冷却速度增加 , 会使奥 氏体一铁素 体 的实际转变温度 降低 , 当温度 降至实际转变 温度之前 , 虽然此时的温度 比理论转变温度低 , 但并未发生铁素体转变 , 在此条件下发生变形 , 因变形会使转变 温度 升高 , 因此 可能会发 生形 变诱导 相变 . 变形温度越低 , 变形所需要 的力越 大 , 变形功也越大 , 金属 中的畸变能也越 高 , 因 变形 而引起 的转变 温度 的增加也越大 , 产 生形 变诱导相变 的程度 也越高 , 因此 可以使 铁素体 组织得到细化 , 使钢材 的强度增 加 . 与此相反 , 铁素体区 变形温度越高 , 变形功 越低 , 因变形而引起 的转变温度 的增加也越小 , 产生形变诱 导相变 的程度 和 可能性也就 越小 , 不利于铁素体组织 的细化 , 从而 引起强 度的降 低 . 当铁素体 区变形 温度 很高例如 8 0 ℃ 时 , 高 温淬火会 出现马氏体转变 , 使钢材的强度增加 . 伸长率随铁素体 区变形温度的变化如 图 3 b() 所 示 , 除应变速 率为 5/ 5 的情况外 , 其他情况 下的 变化趋势也是相 同的 , 只 是变化 的程度不 同而 已 . 与强度 随铁 素体区 变形温度 的变化规 律相 反 , 伸 长率随铁 素体区 变形温度 的变化规 律是 在 7 50 ℃ 附近出现极小值 , 在 76 小7 80 ℃ 之 间出 0 L we es es es es e ~ J e we es es es es es 7 2 0 7 4 0 7 6 0 7 80 8 0 0 820 接剧℃ 图 3 铁 索体区 变 形温度 对 Q2 3 5 抗拉 强度 、 屈服强度 a( ) 和伸 长 率助的 影晌 ((t, 产 , 20℃ , v 冲二朋℃ls) F ig3 E们er c t o f fo r 口纽9 et . eP ar tU er i n fe r irt e z o n e o n Q 23 5 s t e l p m伴r 眨e , 现极大值 , 此后伸长率 随铁 素体 区变形 温度 的 升高而降低 , 但在不 同应变速率条件下 , 伸长率 的降低程度是不一样 的 . 基本 规律是 : 应变速率 越大 , 伸长率在峰值后的的降低 幅度越 大 . 而在 应变速率为 5/ 5 的情况下 , 伸长率随铁素体 区变 形温度的变化规律 与其他应变速率条件下的规 律是不 同的 , 此时伸长率随铁素体 区变形 温度 的变化是缓慢 降低 的 , 没有出现伸 长率的极小 和极大值 . 从 图 3( a) 也 可以 看 出 , 应 变速率为 5/ s 情况 下的屈 服强度 随铁素体 区变形 温度的变 化 幅度也是 比较小的 . .2 2 商温区 变形温度的影响 高温 区变形 温度对 Q2 35 力学性 能的影响 如 图 4 所示 . 从 图 4 中可 以看 出 , 材料的抗 拉强 度 、 伸长率随高温 区变形 温度 的变 化比较大 , 而 屈服强度 的变化 比较小 . 抗 拉强度 和屈服强度 在 9 20 ℃ 附近有一个极小值 , 在 9 20 ℃ 以 后材料 的强度随高温 区 变形温度 的升高而增加 . 与材 料 的强度相 比 , 伸长率 随高温 区变形 温度的变 化是 比较大 的 , 并 且在 9 20 ℃ 附近 出现峰值 . 表 明高温区变形温度在 9 20 ℃ 左右 , 可获得较佳的 力学性能组合 . 当高温 区变形温度 较低 时 , 仍然 是在铁素体 区变 形范 围内 , 没有发生奥 氏体转 变 , 此时 由于获 得 了细小 、 等 轴晶粒 , 从 而使材
Vol.23 No.2 唐获等：奥氏体一铁素体区循环形变对Q235钢力学性能的影响 ·129 650a 30 (b) 550 20 450 ▣▣ 10 350 250l 0 750 850 950 1050 750 850 950 1050 t/℃ t/℃ 图4奥氏体区变形温度对Q235抗拉强度、屈服强度(a和伸长率(b)的影响.(ct.=740℃，W=50℃s,=5/s) Fig.4 Effect of forming temperature in austenite zone on Q235 steel properties 料得到强化，这可以认为是由于铁素体发生了 当应变速率大于5s时，屈服强度随应变速率的 动态再结晶而引起的.当高温区变形温度较高， 增加而增高，当铁素体区变形温度较高时，屈服 由于发生了奥氏体转变，此时的变形是在奥氏 强度在应变速率大于10s以后开始下降，当铁 体区进行的，奥氏体发生变形在变形体中产生 素体区变形温度较低时，屈服强度在应变速率 的畸变能以及随后铁素体变形所引起的铁素体 大于10/s以后的变化较小.一般认为，高速变形 动态再结晶使铁素体晶粒得到细化，使材料的 可使材料的组织得到细化，从而使材料的强度、 强度、韧性得到提高.当高温区变形温度进一步 韧性得到提高，但在本试验条件下，对于Q235 提高时，由于此时应变速率较高，材料在铁素体 钢来说，应变速率在5/s~10/s范围内可获得较高 区变形时间较短，此时的情况与高温淬火相似， 的强度和韧性. 会产生珠光体或少量马氏体转变，使材料的强 2.4冷却速度的影响 度升高，塑性降低. 这里的冷却速度有两层含义，一是指高温 23应变速率的影响 变形后降至铁素体区变形温度时的冷却速度， 应变速率对Q235力学性能的影响如图5 另一个是指变形结束后，将试样冷却至室温时 所示.从图5中可以看出，应变速率对Q235力 的冷却速度.冷却速度对Q235力学性能的影响 学性能的影响与铁素体区变形温度有很大的关 如图6所示.从图6中可以看出，当冷却速度大 系.当铁素体区变形温度较低时，抗拉强度和伸 于10℃s时，屈服强度基本上与冷却速度无关. 长率在5s处取得极大值，并且当应变速率大于 但冷却速度对抗拉强度和伸长率的影响是比较 10/s时，抗拉强度基本不随应变速率变化，但此 大的，当冷却速度大于20℃s时，抗拉强度随冷 时伸长率随应变速率的增加而减小.当铁素体 却速度的增加而升高，伸长率则在冷却速度为 区变形温度较高时，抗拉强度随应变速率的增 30℃/s时达到极值，此后随冷却速度的增加而 加而增高，而伸长率则随应变速率的增加而减 降低.其原因是冷却速度快，会产生珠光体或少 小.屈服强度随应变速率的变化规律基本上是 量马氏体转变，使材料的强度升高、塑性降低 650 (a) (b) 30 550 ■0 △ 20 450 号 0 6 350 10 ◆ 一740℃ ▣-750℃ ◆一740℃ ▣-750℃ △一760℃ 9一780℃ △一760℃ 9一780℃ 250 800℃ -800℃ 0 5 10 15 20 30 0 5 10 15 9 25 B/s-i E/s-i 图5应变速率对Q235抗拉强度、屈服强度(a)和伸长率(b)的影响（化，=t.=20℃，w=50℃/s) Fig.5 Effect of forming rate on Q235 steel properties
、 b l . 2 3 N O 一 2 唐荻等 : 奥氏体一铁 素体 区循环 形变 对 Q 235 钢 力学 性能 的影 响 窦呢勺 a l 行卜Lel | 性 L 0 . 0 ó 口 ”j .、甘」臼尸 Jf 6 `甘 4 门 j 广己层、` 250 一1 一一一一一一一 J一一一一一一 O 一L - 一 ~ ` - -一一 一一 - - -上 - - - - - -一 - - J 7 50 8 50 95 0 1 0 50 75 0 8 5 0 9 50 1 0 5 0 t ℃/ t ℃/ 图 4 奥 氏体 区变 形温 度对 Q2 35抗拉 强度 、 屈服强 度 (a )和伸长率 伪 )的影 响 . o(t I =*t = 7 40℃ , 肠. = 50 ℃s/ , 云= 51 5) F i g . 4 E肠ec t o f fo r m i n g et m ep ar t u er i n a u s et n it e z o n e o n Q 23 5 st e e l Pm P e川e s 料 得到强化 , 这可 以认为是 由于铁素体发生 了 动态再结 晶而引起的 . 当高温区 变形温度较高 , 由于发生 了奥 氏体转 变 , 此 时的变形是在奥 氏 体区 进行的 , 奥氏 体发生变形在 变形 体 中产生 的畸变能 以及随后铁素体变形 所引起 的铁素体 动态再结晶使铁 素体 晶粒 得到细化 , 使材料 的 强度 、 韧性得 到提高 . 当高温区 变形 温度进一步 提高时 , 由于此时应变速率较高 , 材料在铁素体 区变形时 间较短 , 此时的情况与高温淬火 相似 , 会 产生珠 光体或少量 马氏体转 变 , 使材 料的强 度升高 , 塑性 降低 . .2 3 应变速率的影响 应 变速率对 Q2 35 力学性 能的影 响如 图 5 所示 . 从 图 5 中可 以看 出 , 应 变速率对 Q2 35 力 学性 能的影 响与铁素体区变形 温度有很大 的关 系 . 当铁素体 区变形温度较低时 , 抗拉强度和伸 长率在 5/ 5处取得极大值 , 并且 当应变速率大于 10/ 5 时 , 抗拉强度基本不 随应变速率变化 , 但此 时伸 长率随应变速率 的增加 而减 小 . 当铁 素体 区 变形 温度 较高时 , 抗 拉强度 随应变速 率的增 加 而增 高 , 而伸 长率则随应变速率 的增 加而减 小 . 屈服强度 随应变速 率 的变化规律基本 上是 当应变速率大于 5 s/ 时 , 屈服强 度随应变速率的 增加而增 高 , 当铁素体区 变形温度较高 时 , 屈服 强度在应 变速率大于 10/ 5 以后 开始下降 , 当铁 素体 区变形 温度较低 时 , 屈 服强度在应 变速率 大于 1 0/ 5 以后 的变化较小一般认为 , 高速变形 可使材料的组织得到细化 , 从 而使材料 的强度 、 韧性得 到提 高 , 但在本试验 条件下 , 对 于 2Q 35 钢来说 , 应变速率在 5/ 卜 10 s/ 范 围内可 获得较高 的强度 和韧性 . .2 4 冷却速度的影响 这里 的冷却速度 有两层含义 , 一是指 高温 变形后 降至铁素体 区 变形温度 时 的冷却 速度 , 另一个是指变形结 束后 , 将试 样冷却至室 温时 的冷却速度 . 冷却速度对 Q2 35 力 学性 能的影 响 如图 6 所示 . 从 图 6 中可 以看 出 , 当冷却 速度 大 于 10 ℃ s/ 时 , 屈服强度基 本上与冷却速度无关 . 但冷却速度对抗拉强度和伸长率的影响是 比较 大的 , 当冷却速度 大于 20 ℃ / s 时 , 抗 拉强度随冷 却速度 的增加 而升高 , 伸长率则 在冷却速度 为 3 0℃ s/ 时达 到极值 , 此后 随冷 却速度 的增加 而 降低 . 其原 因是冷却速度快 , 会产生珠光体或少 量马 氏体转变 , 使材料 的强度升高 、 塑性 降低 . 撇羹 氏 〔 卜 , 口弓. 三 , ` 二石之 ~ 一一一 ’q 吞` 屯尸一 一 - .叫》 - - 740℃ - { } - 7 50℃ - 丫卜 - 760℃ - ( 卜 - 7 80℃ 一幽 . , 只 0 甲 , 舅 叱 , 0 l we 州 O冲 es } 一 , 。 尸 - l es , 自尸- 7 40℃ 7 60℃ 8 00℃ 一 { } - 75 0℃ 一州日卜 - 7 8 0℃ 、白芝月`才 0 5 10 云 / s 一 1 1 5 2 0 30 0 5 1 0 15 20 25 户/ s 一’ 图 5 应 变速率 对 Q2 35 抗 拉强 度 、 屈服强度 a( )和伸 长率 (b) 的影 晌 a(t l = 气刁 20 ℃ , *v 勿 = 0S ℃/s) F ig . S E月er e t o f fo mr in g r a t e 0 . Q 23 5 s t e l Pm eP 川
·130· 北京科技大学学报 2001年第2期 600 35 500 25 400 15 300/(a 5, 0 20 40 60 0 20 40 60 we/℃81 we/℃g1 图6冷却速度对Q235抗拉强度、屈服强度()和伸长率b)的影响(r。=740℃，5/s) Fig.6 Effect of cooling rate on Q235 steel properties 3结论 到的材料伸长率仅为一个参考值，此外这种新 型热模拟试样的最佳尺寸的确定还需要做进一 (1)奥氏体一铁素体区循环变形通过加热速 步的研究工作 度和冷却速度调整相变温度，使相变有可能在 奥氏体和铁素体区循环变形过程中发生，即发 参考文献 生动态相变过程，由此可达到细化金属组织、提1 Hickson MR,Hodgson PD.Effect of Preroll Quenching 高钢材强度的目的.在大部分变形条件下，采用 and Post-roll Quenching on Production and Properties of 该方法所得到的Q235钢的抗拉强度大于500 Ultrafine Ferrite in Steel.Mate Sci and Tech,1999,(15)6: 85 MPa,屈服强度大于400MPa,伸长率大于20%. 2牧正志.铁钢)组织制御の现状上将来)展望.铁 (②)采用本文所设计的热模拟试样，既可以 上钢，1995,81(11)：547 观察金属的组织，也可以测量金属的力学性能， 3 Cornwell L R.The Equal Channel Angular Extrusion Pro- 从而克服了以往热模拟试验的不足.但采用这 cess for Materials Processing.Materials Characterization, 种试样无法加工出标准的拉伸试样，因此所得 1996,37:295 Effect of Austenite-ferrite-repeating Deformation on the Mechanical Properties of Steel Q235 TANG Di,REN Xueping,CUI Guangchun,ZHAGN Haibing Material Science and Engineering School,UST Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT A new way to fine steel structure has been developed.It is the austenite-ferrite-repeating de- formation.The effect of austenite-ferrite-repeating deformation on the mechanical properties of steel Q235 has been investigated by introducing a thermal simulation sample which has been worked out by ourselves.The results of the study indicate that the mechanical properties of steel Q235 are enhanced by this new method. KEY WORDS austenite-ferrite-repeating;deformation;grain refining;mechanical properties
, 13 0 . 北 京 科 技 大 字 字 报 2 0 0 1 年 第 2 期 3 5 2 5 as 犷 . . 不卜仆一一 口 感 n ù l) ē ”八“ ù 6 亡、 ú . 、d芝日考 ù 30 0 巴 5 巴 0 2 0 40 6 0 0 20 40 琳却 / ℃ · s 一 , 琳却 / ℃ · s 一 , 图 6 冷却速 度对 Q 23 5 抗拉 强度 、 屈 服强 度(a 》和伸 长率 ( b )的影 响 (at I= at l = 7 40 ℃沪= 5 /s) F ig · 6 E fe e t of e oO il O g r a et o n Q 235 s et e l P m eP rt le s 3 结论 ( 1) 奥 氏体一铁 素体 区循环变形通过加热速 度 和冷却速度调整相变 温度 , 使相变有 可能在 奥氏体和铁素体 区循环变形 过程 中发生 , 即发 生动态相变过程 , 由此可达到细化金属组织 、 提 高钢材强度的 目的 . 在大部分变形条件下 , 采用 该 方法所得 到的 Q2 35 钢 的抗 拉强度大于 5 0 M aP , 屈 服强 度大于 4 0 M P a ,伸 长率 大于 20 %. (2 )采用本文所设计 的热模拟试样 , 既可以 观察金属 的组织 , 也可 以测量金属的力学性能 , 从而克服 了 以往热模拟试 验的不足 . 但采用这 种试样无法加工 出标准 的拉伸试样 , 因此所得 到的材料伸长率仅 为一个参考值 , 此外这种新 型 热模拟试样 的最佳尺寸的确定还需要做进一 步的研究工作 . 参 考 文 献 1 H i e ks on M 民 H o dg s o n P D . E fe ot o f Per or ll Q u e cn hi n g 朋d P o st · or ll Que n c h ign o n P or du ct i o n an d P r o P e rt i e s o f U】tr a if en F e r l et i n Set e l . M aet S e i an d 介e h , 1 99 9 , ( 15 ) 6 : 85 2 牧 正 志 . 铁钢刃 组织制 御 内现状 七将来刃展 望 . 铁 七钢 , 19 95 , 8 1 ( 1 1) : 5 4 7 3 C o nr w e l l L .R hT e E q u a l C h a n n e l A n gu lar E x t ur s i o n P or - c e s s fo r M a t e ir a l s rP co e s s i n g . M a t e ir al s C h a r a c et r i atZ i o n, 1 9 9 6 , 37 : 2 95 E fe e t o f A u s t e n it e 一 fe 示et 一 r e P e at i n g D e fo n n at i o n o n ht e M e e h an i e a l P or P e rt i e s o f S et e l Q2 3 5 别刃G D i, R E N Xu eP i gn, C UI 吻 口刀多加 n , Z H汉G刃 刀d ib b , g M a t e r iia S e i en c e an d E n g in e e ir 的9 S c h o l , U S T B e ij i n g, B e ij ign 1 0 0 0 8 3 , C h in a A B S T R A C T A n e w w ay ot if n e s et e l s tr u e 奴江 e h a s b e e n de ve l叩e d . 1 1 5 ht e au s et n iet 一免币t e 一 r e Pe at ing d e - 允恤iat on . hT e e fe e t o f aus et int e 一 介币t e . r e Pe at ing de fo mr at ion on het m e c h 田吐e a l P r o Pe irt e s o f st e e l Q2 3 5 h a s b e e n ivn e s it g aet d b y i n tr o du e ing a het mr a l s im u lat i o n s 田叭Pl e w hi c h h a s b e en w o r k e d o ut b y our s e lve s . hT e er s u lt s o f het s ut dy ind i e at e ht at ht e m e e h an i e a l Pr o P ert i e s o f set e l Q 2 3 5 aer e n h a n e e d by ht i s n ew m het o d . K E Y W O R D S au st e n it e 一 fe 币et 一 er pe a t in ;g 叱伪彻iat on ; g a ln er if n in ;g m e h an ic al rP op e in es