,1336 北京科技大学学报 第30卷 当形变量逐渐增大时，位错的密度不断增大，使得位 分数也为1.图2(b)为再结晶晶粒随时间的变化 错消失的速度也不断增大，加工硬化速度逐渐减弱， 可以看到，再结晶晶粒在开始阶段长大比较快，后趋 应力应变曲线的斜率越来越小，但是总体来看，加 于平缓；这是由于再结晶晶粒长大速率的变化，如 工硬化超过了动态软化，随形变量的增加，流动应力 图2()所示，在形变阶段，再结晶的驱动力急剧增 增加，因此，模拟结果与实验符合得很好 加：形变结束后，静态再结晶开始，这时再结晶晶粒 在此基础上，模拟含铌微合金钢在1100℃应变 长大速率的典型值为6×10-5ms1;随着再结晶 速率2s-1、应变量0.3的形变条件下的再结晶组织 的进行，开始出现内部晶粒粗化，它使得整体的再结 演变，结果如图2所示.图2(a)显示再结晶在10s 晶晶粒长大速率变小；在8s时，再结晶晶粒的长大 时已经基本完成，这与实验符合较好，在再结晶初 速率变为2.8×10-7ms1.图2(d)为再结晶总晶 始阶段，模拟值小于实验值.这是由于实验中得到 粒数、内部晶粒数、外缘晶粒数随时间的变化，再结 的软化分数包括了回复和再结晶，在本模型中只计 晶开始阶段，再结晶晶粒基本为外缘晶粒，随着时间 算再结晶体积分数.软化分数为1时，再结晶体积 的进行，外缘晶粒数逐渐减少，内部晶粒数增加，开 1.0 160 (a (b) 0.8 120 0.6 80 0.4 实验值 40 实验值 一模拟值 一模拟值 。。。 10- 10 10 10 510152025303540 时间s 时间s 10000 (c) (d) 8000 6000 4000 一再结品品粒 ·一·外缘品粒 2000 一-·内部品粒 6 10 0 1015202530 时间s 时间s 图2再结晶组织演变(1100℃，=2：1，=0.3)，(a)体积分数：(b)晶粒大小；(c)晶粒长大速率；(d)内部晶粒与外缘晶粒数变化 Fig-2 Evolution of microstructure in recrystallization (1100C.s0.3):(a)volume fraction:(b)grain size:(e)grain growth rate: (d)change of interior and surface grains 始发生粗化现象，总晶粒数也呈减小趋势 金钢热轧过程中奥氏体再结晶组织的演变模型.模 图3为不同的形变条件下再结晶体积分数的模 型以位错密度的变化为基础，综合分析回复、再结晶 拟值与实验值比较，可以看出结果符合较好，由于 和析出相互之间的关系，并将再结晶晶粒分为内部 在再结晶的过程中，再结晶与未再结晶晶粒在一定 晶粒与外缘晶粒，同时考虑再结晶晶粒的长大与粗 程度上难以区分，再结晶晶粒大小的测量比较困难， 化.用该模型对含铌微合金钢(0.06%C0.049% 因此，模拟只与再结晶完成后晶粒大小相比较，产 Nb)在不同形变条件下的静态再结晶进行了模拟， 生误差的原因主要有两方面：第一，测量本身就存在 并将模拟结果与相关实验数据进行了比较.结果表 误差：第二，模型对实际轧制形变过程进行了简化· 明，本文所用物理模型能较好地描述热轧过程中奥 3结论 氏体显微组织的演变过程，对深入了解并预测微合 金钢在热轧过程中所发生的复杂物理冶金现象有一 在明确的物理治金原理基础上建立了含铌微合 定帮助当形变量逐渐增大时‚位错的密度不断增大‚使得位 错消失的速度也不断增大‚加工硬化速度逐渐减弱‚ 应力应变曲线的斜率越来越小．但是总体来看‚加 工硬化超过了动态软化‚随形变量的增加‚流动应力 增加．因此‚模拟结果与实验符合得很好． 在此基础上‚模拟含铌微合金钢在1100℃应变 速率2s —1、应变量0∙3的形变条件下的再结晶组织 演变‚结果如图2所示．图2（a）显示再结晶在10s 时已经基本完成‚这与实验符合较好．在再结晶初 始阶段‚模拟值小于实验值．这是由于实验中得到 的软化分数包括了回复和再结晶‚在本模型中只计 算再结晶体积分数．软化分数为1时‚再结晶体积 分数也为1．图2（b）为再结晶晶粒随时间的变化． 可以看到‚再结晶晶粒在开始阶段长大比较快‚后趋 于平缓；这是由于再结晶晶粒长大速率的变化‚如 图2（c）所示．在形变阶段‚再结晶的驱动力急剧增 加；形变结束后‚静态再结晶开始‚这时再结晶晶粒 长大速率的典型值为6×10—5 m·s —1 ；随着再结晶 的进行‚开始出现内部晶粒粗化‚它使得整体的再结 晶晶粒长大速率变小；在8s 时‚再结晶晶粒的长大 速率变为2∙8×10—7 m·s —1．图2（d）为再结晶总晶 粒数、内部晶粒数、外缘晶粒数随时间的变化．再结 晶开始阶段‚再结晶晶粒基本为外缘晶粒‚随着时间 的进行‚外缘晶粒数逐渐减少‚内部晶粒数增加‚开 图2 再结晶组织演变（1100℃‚ε·＝2s —1‚ε＝0∙3）．（a）体积分数；（b） 晶粒大小；（c） 晶粒长大速率；（d） 内部晶粒与外缘晶粒数变化 Fig．2 Evolution of microstructure in recrystallization （1100℃‚ε·＝2s —1‚ε＝0∙3）：（a） volume fraction；（b） grain size；（c） grain growth rate； （d） change of interior and surface grains 始发生粗化现象‚总晶粒数也呈减小趋势． 图3为不同的形变条件下再结晶体积分数的模 拟值与实验值比较‚可以看出结果符合较好．由于 在再结晶的过程中‚再结晶与未再结晶晶粒在一定 程度上难以区分‚再结晶晶粒大小的测量比较困难． 因此‚模拟只与再结晶完成后晶粒大小相比较．产 生误差的原因主要有两方面：第一‚测量本身就存在 误差［14］；第二‚模型对实际轧制形变过程进行了简化． 3 结论 在明确的物理冶金原理基础上建立了含铌微合 金钢热轧过程中奥氏体再结晶组织的演变模型．模 型以位错密度的变化为基础‚综合分析回复、再结晶 和析出相互之间的关系‚并将再结晶晶粒分为内部 晶粒与外缘晶粒‚同时考虑再结晶晶粒的长大与粗 化．用该模型对含铌微合金钢（0∙06％ C—0∙049％ Nb）在不同形变条件下的静态再结晶进行了模拟‚ 并将模拟结果与相关实验数据进行了比较．结果表 明‚本文所用物理模型能较好地描述热轧过程中奥 氏体显微组织的演变过程‚对深入了解并预测微合 金钢在热轧过程中所发生的复杂物理冶金现象有一 定帮助． ·1336· 北 京 科 技 大 学 学 报 第30卷