第8期 文智等：稀土对T91耐热钢动态再结晶行为影响 1003· 由图4可知，在所有温度下，加稀土2#试样 在一定的温度和应变下，热加工工件所受的应 的动态再结晶开始时间均滞后于未加稀土1#试样. 力o与应变速率E存在如下动态关系： 在950~1050℃温度区间，2#试样向右有较大偏离， 显著推迟了再结晶的开始时间.同样，稀土也推迟 =K.gm (3) 了再结晶的终止时间，并影响了再结晶的时间间隔， 式中：K表示应变速率为1时的流变应力：m是应 即影响了再结晶速率.稀土在晶界的偏聚及固溶阻 变速率敏感指数，可表达为3 滞是推迟钢的再结晶动力学过程的主要原因10. 0lno m= (4) 1100 口1#.T91 Olne ·2#,RE-T91 对于T91钢，当温度不变时，lno与lnE的一 1050 元线性回归系数大于98%，说明lno与lnE之间存 1000 在线性关系，m值可以通过上式计算得出，计算结 950 果如表2所示. 900 功率耗散图代表材料显微组织改变时功率的 耗散，这些过程包括动态回复、动态再结晶、内部断 850 裂（无效变形或者楔形断裂）、动态条件下微粒或者 3035404550556065707580859095 时间/s 第二相的脱溶和长大、针状结构的动态球化以及变 形诱导的相变动态条件下第二相的析出等过程4. 图41#和2#试样在应变速率为0.004s-1时的再结品-温 功率耗散变化率可用反映材料功率耗散特征的量纲 度-时间图 一的参数)来表示，其定义式为 Fig.4 RTT map of samples No.1 and the No.2 at strain rate 2m = of0.004s-1 m+1 (5) 表2两种钢在不同变形条件下的应变速率敏感指数m Table 2 Strain rate sensitivity index m of the two steels under different deformation conditions m 试样 应变速率/s-1 850℃ 900℃ 950℃ 1000℃ 1050℃ 1100℃ 0.001 0.1752 0.1369 0.1561 0.2284 0.2208 0.3133 0.01 0.1547 0.1281 0.1417 0.1954 0.1877 0.2562 1# 0.1 0.1142 0.1062 0.1101 0.1327 0.1266 0.1528 1 0.0897 0.0839 0.0848 0.0986 0.0974 0.1067 10 0.0811 0.0618 0.0658 0.0931 0.0999 0.1178 0.001 0.1571 0.1418 0.1604 0.1643 0.2174 0.2104 0.01 0.1403 0.1251 0.1376 0.1516 0.1939 0.1902 2# 0.1 0.1069 0.0916 0.0959 0.1219 0.1441 0.1438 1 0.0863 0.0711 0.0765 0.0955 0.1068 0.1038 10 0.0784 0.0631 0.0793 0.0722 0.0823 0.0701 图5为未加稀土1#试样与加稀土2#试样在应 全再结晶状态.因此，在图5中确定了高功率耗散 变为0.6时的功率耗散图.由图可知，功率耗散效 效率是由动态再结晶引起.对比1#试样与2#试样 率整体呈现出随温度升高或者应变速率降低增大的 中耗散效率大于30%的区域（图5中虚线所框住区 趋势.局部区域存在功率耗散效率最大值，它代表 域)可知，加稀土的2#试样的动态再结晶区开始 特殊的显微组织机制，可以是动态回复、动态再结 于更高的温度，即稀土的加入抑制阻碍了再结晶的 品和内部断裂（无效变形或者楔形断裂）等. 发生 图6为未加稀土1#试样在变形温度为1100℃， 图7为未加稀土1#试样和加稀土2#试样在 变形速率0.004s-1时的背散射电子衍射像.组织中 不同变形条件下的光学显微组织.两种试样在相同 晶粒呈现出等轴状，晶粒尺寸比原始晶粒较小，可 变形条件下，比如同在变形温度为1000℃、变形 以看到少量锯齿状的再结晶晶界，组织已经接近完 速率0.004s-1时变形.由图5可知，此时1#试第 8 期 文 智等：稀土对 T91 耐热钢动态再结晶行为影响 1003 ·· 由图 4 可知，在所有温度下，加稀土 2#试样 的动态再结晶开始时间均滞后于未加稀土 1#试样. 在 950∼1050 ℃温度区间，2#试样向右有较大偏离， 显著推迟了再结晶的开始时间. 同样，稀土也推迟 了再结晶的终止时间，并影响了再结晶的时间间隔， 即影响了再结晶速率. 稀土在晶界的偏聚及固溶阻 滞是推迟钢的再结晶动力学过程的主要原因[10] . 图 4 1#和 2#试样在应变速率为 0.004 s−1 时的再结晶–温 度–时间图 Fig.4 RTT map of samples No.1 and the No.2 at strain rate of 0.004 s−1 在一定的温度和应变下，热加工工件所受的应 力 σ 与应变速率 ε˙ 存在如下动态关系： σ = K · ε˙ m. (3) 式中：K 表示应变速率为 1 时的流变应力；m 是应 变速率敏感指数，可表达为[13] m = ∂ ln σ ∂ ln ˙ε . (4) 对于 T91 钢，当温度不变时，lnσ 与 ln ˙ε 的一 元线性回归系数大于 98%，说明 lnσ 与 ln ˙ε 之间存 在线性关系，m 值可以通过上式计算得出，计算结 果如表 2 所示. 功率耗散图代表材料显微组织改变时功率的 耗散，这些过程包括动态回复、动态再结晶、内部断 裂 (无效变形或者楔形断裂)、动态条件下微粒或者 第二相的脱溶和长大、针状结构的动态球化以及变 形诱导的相变动态条件下第二相的析出等过程[14] . 功率耗散变化率可用反映材料功率耗散特征的量纲 一的参数 η 来表示，其定义式为 η = 2m m + 1 . (5) 表 2 两种钢在不同变形条件下的应变速率敏感指数 m Table 2 Strain rate sensitivity index m of the two steels under different deformation conditions 试样 应变速率/s−1 m 850 ℃ 900 ℃ 950 ℃ 1000 ℃ 1050 ℃ 1100 ℃ 1# 0.001 0.1752 0.1369 0.1561 0.2284 0.2208 0.3133 0.01 0.1547 0.1281 0.1417 0.1954 0.1877 0.2562 0.1 0.1142 0.1062 0.1101 0.1327 0.1266 0.1528 1 0.0897 0.0839 0.0848 0.0986 0.0974 0.1067 10 0.0811 0.0618 0.0658 0.0931 0.0999 0.1178 2# 0.001 0.1571 0.1418 0.1604 0.1643 0.2174 0.2104 0.01 0.1403 0.1251 0.1376 0.1516 0.1939 0.1902 0.1 0.1069 0.0916 0.0959 0.1219 0.1441 0.1438 1 0.0863 0.0711 0.0765 0.0955 0.1068 0.1038 10 0.0784 0.0631 0.0793 0.0722 0.0823 0.0701 图 5 为未加稀土 1#试样与加稀土 2#试样在应 变为 0.6 时的功率耗散图. 由图可知，功率耗散效 率整体呈现出随温度升高或者应变速率降低增大的 趋势. 局部区域存在功率耗散效率最大值，它代表 特殊的显微组织机制，可以是动态回复、动态再结 晶和内部断裂 (无效变形或者楔形断裂) 等. 图 6 为未加稀土 1#试样在变形温度为 1100 ℃， 变形速率 0.004 s−1 时的背散射电子衍射像. 组织中 晶粒呈现出等轴状，晶粒尺寸比原始晶粒较小，可 以看到少量锯齿状的再结晶晶界，组织已经接近完 全再结晶状态. 因此，在图 5 中确定了高功率耗散 效率是由动态再结晶引起. 对比 1#试样与 2#试样 中耗散效率大于 30%的区域 (图 5 中虚线所框住区 域) 可知，加稀土的 2#试样的动态再结晶区开始 于更高的温度，即稀土的加入抑制阻碍了再结晶的 发生. 图 7 为未加稀土 1#试样和加稀土 2#试样在 不同变形条件下的光学显微组织. 两种试样在相同 变形条件下，比如同在变形温度为 1000 ℃、变形 速率 0.004 s−1 时变形. 由图 5 可知，此时 1#试