Vol.26 No.5 周荣锋等：不同形变速率条件下低碳钢过冷奥氏体形变过程铁素体超细化 517· 素体加工硬化率提高，进一步变形使更多的形变 弱于形变强化相变 能传递到奥氏体晶内，而晶内碳的浓度也比较适 本实验低碳钢虽然相同形变量条件下，10s 合形核，在畸变达到一定程度时发生奥氏体晶内 时铁素体转变量低于1s',但是从图9中可以看 形核，因此除了形变前期铁素体在铁素体/奥氏 出10s时的形核率不是低，反而比1s时高.由 体相界前沿奥氏体高骑变区形核外（图3(d),还 于较高的形核率，相变在很短的时间内完成，分 出现了奥氏体晶内形核，出现了剩余等轴状奥氏 别为1.11s(1s)和0.14s(10s).但是在10s条 体（图3(e),(①）和图4(d),直到拐点4相变基本完 件下相变基本完成时的N比1s时要小得多，分 成，对应的形变量约为1.40，继续变形铁素体体 别为31×10°mm3和57×10°mm3,为图9中的箭头 积分数增加缓慢， 2和1所示，铁素体晶粒较1s时稍大， 2.4单位体积铁素体个数的变化 相变完成后继续变形铁素体晶粒数目继续 过冷奥氏体连续变形即形变强化相变过程 增加，可见两种形变速率条件下铁素体都发生了 中奥氏体稳定性降低的根本原因是内部畸变能 动态再结晶，但I0s时增加的幅度较1s时小， 增加，铁素体形核位置不断增加，相变快速进行. 说明1s时铁素体动态再结晶进行的比较充分， 图9为过冷奥氏体未变形和形变过程中单位体 铁素体晶粒明显细化（图5），而10s时本身由于 积铁素体晶粒个数(N,10mm)的变化 相变完成所需要的形变量比1s时的高，继续变 可见，本实验用低碳钢过冷奥氏体在两种形 形到1.90，铁素体的动态再结晶可能刚刚开始发 变速率条件下单位体积铁素体晶粒个数(N,)都 生，也可能是由于较高的热加工参数Z,再结晶难 显著高于未变形时的N(图9中形变速率为0s 于发展进入稳态四，因此晶粒个数增加幅度较 的曲线)，且随着形变进行而不断增加，由于铁素 小，晶粒尺寸变化不大（图5） 体的反复高速形核，铁素体长大在时间和空间上 受到限制，晶粒大幅度细化，是一个以形核为主 3结论 的过程，这就是形变强化相变晶粒细化机制.而 (1)形变速率为1s时，真应力一应变曲线双 图中未变形过冷奥氏体等温转变过程中，铁素体 峰特征为低碳钢过冷奥氏体形变过程中形变强 相变初期在奥氏体三岔界和晶界形核，后期依靠 化相变和铁素体动态再结晶的表征，形变速率提 铁素体的长大完成相变，因此单位体积铁素体晶 高到10s,因形变强化相变动力学过程大大提 粒个数随着相变的进行而减小，铁素体晶粒发生 前，实验形变范围内只出现形变强化相变的 粗化，控制轧制的相变是在奥氏体变形后发生 单峰。 的，铁素体形核率在相变初期较高，当铁素体转 (2)形变强化相变铁素体形核地点由形变速 变量达到5%以后，形核率快速降低到未变形状 率为1s时的铁素体/奥氏体相界前沿奥氏体区 态，铁素体晶粒也发生粗化，因此低碳钢控制 形核过渡到形变速率为I0s时的奥氏体晶粒内 轧制晶粒细化的极限10，晶粒细化能力明显 部多处形核 75 (3)形变速率为1s'时铁素体集中在铁素体/ 60 奥氏体相界前沿奥氏体高畸变区反复高速形核， 45 铁素体长大在时间和空间上受到限制，而10s 6= 30 时铁素体的形核位置除了上述地点外，形变后期 15 分散到奥氏体晶粒内部的各个地方，晶粒之间的 0s- 约束有所减小，尺寸较1s'时稍大. 0.010.1 110 100 参考文献 时间/s 1 Sun Z Q,Yang W Y,Qi JJ,et al.Deformation enhanced 图9低碳钢过冷奥氏体形变过程中单位体积铁素体 transformation and dynamic recrystallization of ferrite in 晶粒个数N)的变化 a low carbon steel during multipass hot deformation [J]. Fig.9 Change of ferrite grain number per union volume Mater Sci Eng A,2002,334(9):201 in the low carbon steel during deformation of undercooled 2齐俊杰，杨王玥，孙祖庆.低碳钢过冷奥氏体形变过 austenite at 760C and strain rates of 1s and 10s一 一 周 荣锋 等 不 同形 变速 率条件下 低碳钢 过冷奥 氏体形 变过程 铁 素体超 细 化 素 体加 工 硬 化 率提 高 ， 进 一 步变 形 使更 多 的形 变 能传 递 到 奥 氏体 晶 内 ， 而 晶 内碳 的浓度 也 比较 适 合 形 核 ， 在 畸变 达 到一 定程度 时发生 奥 氏体 晶 内 形 核 ， 因此 除 了形 变 前期 铁 素体 在 铁 素 体 奥 氏 体相 界 前 沿 奥 氏 体 高 畸变 区 形 核 外 图 ， 还 出现 了奥 氏体 晶 内形 核 ， 出现 了剩 余 等轴 状 奥 氏 体 图 ， 动 和 图 ， 直 到 拐 点 相 变 基 本 完 成 ， 对 应 的形 变量 约 为 ， 继 续 变 形 铁 素体 体 积 分 数 增 加 缓慢 单位体 积 铁 素体 个数 的 变 化 过 冷 奥 氏体 连 续 变 形 即 形 变 强 化 相 变 过 程 中 奥 氏体 稳 定性 降低 的根 本 原 因 是 内部 畸 变 能 增加 ， 铁 素体形 核 位 置 不 断增加 ， 相 变 快速 进 行 图 为过 冷 奥 氏体 未 变 形 和 形 变 过 程 中单 位 体 积 铁 素 体 晶粒 个 数 ， 们。 ‘ ， 的变 化 可 见 ， 本 实验 用 低 碳 钢 过 冷 奥 氏体在 两 种 形 变 速 率 条 件 下 单位 体 积 铁 素 体 晶粒 个 数 都 显 著 高于 未 变 形 时 的 图 中形 变 速 率 为 一 ， 的 曲线 ， 且 随着形 变进 行 而 不 断增 加 ， 由于 铁 素 体 的反 复 高速 形 核 ， 铁 素 体 长 大 在 时 间和 空 间上 受 到 限制 ， 晶粒 大 幅度 细 化 ， 是 一个 以形 核 为主 的过 程 ， 这 就 是 形 变 强 化 相 变 晶粒 细 化 机 制 而 图 中未变 形过冷 奥 氏体等温 转变过 程 中 ， 铁 素 体 相 变初 期在 奥 氏体 三 岔 界和 晶界 形 核 ， 后 期依 靠 铁 素 体 的长 大完成 相变 ， 因此 单位 体积 铁 素 体 晶 粒 个 数 随着相 变 的进 行 而 减 小 ， 铁 素 体 晶粒 发 生 粗 化 控 制 轧 制 的相 变 是 在 奥 氏体 变 形 后 发 生 的 ， 铁 素 体 形 核 率 在 相 变初 期 较 高 ， 当铁 素 体 转 变 量 达 到 以后 ， 形 核 率快 速 降低 到 未变 形 状 态 ’ ， 铁 素 体 晶粒 也 发 生 粗 化 ， 因此 低 碳 钢 控 制 轧 制 晶粒 细 化 的极 限 拌 ， 晶粒 细 化 能 力 明显 一 一 一 一一一 一 一 一 叫 ， 弱 于 形 变 强化 相 变 本 实验低 碳 钢 虽 然 相 同形 变量 条件 下 ， 一 ， 时铁 素 体 转变 量 低 于 一 ，， 但 是 从 图 中可 以看 出 一 ，时 的形 核 率 不 是 低 ， 反 而 比 一 ，时 高 由 于 较 高 的形 核 率 ， 相 变在 很 短 的时 间 内完成 ， 分 别 为 一 ， 和 一 ‘ 但 是 在 一 ‘条 件 下 相 变 基 本 完成 时 的 比 一 ，时要 小得 多 ， 分 别 为 。 ‘ 一，和 护 们以一 ，， 为 图 中 的箭头 和 所 示 ， 铁 素 体 晶粒 较 一 ，时稍 大 相 变 完 成 后 继 续 变 形 铁 素 体 晶粒 数 目继 续 增 加 ， 可 见两 种形 变速 率条件下 铁 素 体都 发生 了 动 态 再 结 晶 ， 但 一 时增 加 的幅度 较 一 ，时小 说 明 一 ’ 时铁 素 体动 态 再 结 晶进 行 的 比较 充 分 ， 铁 素 体 晶粒 明显 细 化 图 ， 而 一 ，时本 身 由于 相 变 完成 所 需要 的形 变 量 比 一 ，时 的高 ， 继 续 变 形 到 ， 铁 素 体 的动 态 再 结 晶可 能 刚 刚 开 始 发 生 ， 也 可 能是 由于较 高的热加 工 参数 ， 再 结 晶难 于 发展 进 入 稳 态 ‘， ， 因此 晶粒 个 数 增 加 幅度 较 小 ， 晶粒 尺 寸 变化 不 大 图 一 一 ‘ 义 一 胜 一 － 一 ‘ 一 硬 时 间 图 低 碳 钢 过 冷 奥 氏体形 变过 程 中单位体积 铁 素体 晶粒个数 的 变化 ℃ 一 ， 一 ， 结 论 形变速 率 为 一 ’时 ， 真 应 力一应 变 曲线双 峰特 征 为 低 碳 钢 过 冷 奥 氏体 形 变 过 程 中形 变 强 化 相变 和铁 素体 动态 再 结 晶 的表 征 形变速 率提 高 到 一 ，， 因形 变 强 化 相 变 动 力 学 过程 大大 提 前 ， 实 验 形 变 范 围 内只 出 现 形 变 强 化 相 变 的 单 峰 形 变 强 化 相 变铁 素 体 形 核地 点 由形变速 率 为 一 ，时 的铁 素 体 奥 氏体 相 界 前沿 奥 氏体 区 形 核 过 渡 到 形 变速 率 为 习 时 的奥 氏体 晶粒 内 部 多 处 形 核 形 变速 率 为 一 ’ 时铁 素 体集 中在铁 素 体 奥 氏体相 界 前沿 奥 氏体 高 畸变 区 反 复 高速 形核 ， 铁 素 体 长 大在 时 间和 空 间上 受 到 限制 ， 而 创 时铁 素 体 的形 核 位 置 除 了上 述地 点外 ， 形变后 期 分 散 到 奥 氏体 晶粒 内部 的各个地 方 ， 晶粒之 间 的 约 束 有 所 减 小 ， 尺 寸 较 一 ，时稍 大 参 考 文 献 ， 孔 ， ， 币 ， ， 齐俊 杰 ， 杨 王 明 ， 孙 祖 庆 ， 低 碳钢 过冷 奥 氏体形 变过 ︸‘ ‘且叹︶、︸︸ ，、一城日