D0I:10.13374/1.issm100103.2008.12.022 第30卷第12期 北京科技大学学报 Vol.30 No.12 2008年12月 Journal of University of Science and Technology Beijing Dee.2008 含铌微合金钢的再结晶组织演化模拟 刘红)王西涛)陈冷) 1)北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京1000832)北京科技大学材料科学与工程学院，北京100083 摘要建立了热轧时流变应力、回复、再结晶及析出的物理治金模型，用于计算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶 晶粒长大以及粒子析出等，结果表明，模型对含铌微合金钢在不同的热轧形变条件下模拟结果与实验值符合较好，可以有效 预测在不同热轧形变条件下的再结晶体积分数与再结晶晶粒大小，模型包含基本治金现象的描述，原则上通过调整材料基本 参数，可以运用于不同的钢种 关键词含锟微合金钢：位错密度：回复；再结晶：析出 分类号TG142.1 Microstructural modelling of recrystallization in niobium-containing microalloyed steel LIU Hong),WA NG Xitao),CHEN Leng2) 1)State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083.China 2)School of Materials Science and Engineering.University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083,China ABSTRACT A physicometallurgical model of flow stress,recovery,recrystallization and precipitation was developed to simultaneous- ly calculate the change in dislocation density.the nucleation and growth of recrystallized grains and the carbonitride precipitation of steel during hot rolling.The agreement of the laboratory simulation results by this model with experimental data indicates that the volume fraction of recrystallization and the grain size of niobium-containing micro-alloyed steel can be predicted with the model in dif- ferent hot rolling processes.The model contains essential description of the observed metallurgical phenomena,and can be in principle adapted to different kinds of alloyed steels by changing some basic constants of materials. KEY WORDS niobium-containing microalloyed steel:dislocation density:recovery:recrystallization:precipitation 随着物理治金理论、轧制技术及计算机技术的 开发需要耗费大量的人力物力而且缺乏灵活性，近 迅速发展，金属材料的显微组织模拟与预测技术的 年来逐步发展起来的物理模型阿，以物理治金基本 开发与应用越来越受到人们的关注，它是合金设计、 原理为基础，从热连轧过程中的析出、回复与再结晶 新产品试制、减少生产品种而又满足多种应用需要 交互作用的角度对奥氏体显微组织的演变过程进行 以及改进生产工艺的一个不可缺少的工具， 描述，对深入研究再结晶现象及制定合理的生产工 从20世纪70年代开始，国外就有很多学者开 艺具有理论和实际意义· 始以钢的物理和力学治金为基础，分析形变条件和 本文建立了预测含铌微合金钢热轧时流变应 温度条件对钢在热轧过程中内部显微组织演变规律 力、回复、再结晶以及析出的物理治金模型，可以计 和析出规律的影响，并采用数学模型的方法进行描 算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶晶粒长 述，建立了轧制过程的物理冶金模型，开创性的工作 大以及碳氨化物析出等，该模型包括三个相互关联 是Sellars等四对钢在热轧过程中显微组织的演变 的子模型，即位错密度、再结晶与碳氮化物析出模 研究·随后，相关研究工作广泛展开2]，2007年 型.位错密度的变化是由形变引起的位错增殖与回 Militzer)对钢显微组织的演变计算机模拟进行了 复所引起的位错消失之间的竞争关系决定的：再结 全面评述·这些模型多为经验模型或半经验模型， 晶是形核长大的过程，采用位置饱和形核机制，将再 收稿日期：2008-01-10修回日期：2008-03-12 基金项目：国家自然科学基金资助项目(N。·50774008) 作者简介：刘红(1983一），女，硕士研究生；王西涛(1968一)），男，教授，博士生导师，E-mail:xitaow ang@gmail--com含铌微合金钢的再结晶组织演化模拟 刘 红1） 王西涛1） 陈 冷2） 1） 北京科技大学新金属材料国家重点实验室‚北京100083 2） 北京科技大学材料科学与工程学院‚北京100083 摘 要 建立了热轧时流变应力、回复、再结晶及析出的物理冶金模型‚用于计算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶 晶粒长大以及粒子析出等．结果表明‚模型对含铌微合金钢在不同的热轧形变条件下模拟结果与实验值符合较好‚可以有效 预测在不同热轧形变条件下的再结晶体积分数与再结晶晶粒大小．模型包含基本冶金现象的描述‚原则上通过调整材料基本 参数‚可以运用于不同的钢种． 关键词 含铌微合金钢；位错密度；回复；再结晶；析出 分类号 TG142∙1 Microstructural modelling of recrystallization in niobium-containing microalloyed steel LIU Hong 1）‚W A NG Xitao 1）‚CHEN Leng 2） 1） State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China 2） School of Materials Science and Engineering‚University of Science and Technology Beijing‚Beijing100083‚China ABSTRACT A physicometallurgical model of flow stress‚recovery‚recrystallization and precipitation was developed to simultaneous￾ly calculate the change in dislocation density‚the nucleation and growth of recrystallized grains and the carbonitride precipitation of steel during hot rolling．T he agreement of the laboratory simulation results by this model with experimental data indicates that the volume fraction of recrystallization and the grain size of niobium-containing micro-alloyed steel can be predicted with the model in dif￾ferent hot rolling processes．T he model contains essential description of the observed metallurgical phenomena‚and can be in principle adapted to different kinds of alloyed steels by changing some basic constants of materials． KEY WORDS niobium-containing microalloyed steel；dislocation density；recovery；recrystallization；precipitation 收稿日期：2008-01-10 修回日期：2008-03-12 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No．50774008） 作者简介：刘 红（1983—）‚女‚硕士研究生；王西涛（1968—）‚男‚教授‚博士生导师‚E-mail：xitaowang＠gmail．com 随着物理冶金理论、轧制技术及计算机技术的 迅速发展‚金属材料的显微组织模拟与预测技术的 开发与应用越来越受到人们的关注‚它是合金设计、 新产品试制、减少生产品种而又满足多种应用需要 以及改进生产工艺的一个不可缺少的工具． 从20世纪70年代开始‚国外就有很多学者开 始以钢的物理和力学冶金为基础‚分析形变条件和 温度条件对钢在热轧过程中内部显微组织演变规律 和析出规律的影响‚并采用数学模型的方法进行描 述‚建立了轧制过程的物理冶金模型‚开创性的工作 是 Sellars 等［1］ 对钢在热轧过程中显微组织的演变 研究．随后‚相关研究工作广泛展开［2—3］‚2007年 Militzer ［4］对钢显微组织的演变计算机模拟进行了 全面评述．这些模型多为经验模型或半经验模型‚ 开发需要耗费大量的人力物力而且缺乏灵活性．近 年来逐步发展起来的物理模型［5］‚以物理冶金基本 原理为基础‚从热连轧过程中的析出、回复与再结晶 交互作用的角度对奥氏体显微组织的演变过程进行 描述‚对深入研究再结晶现象及制定合理的生产工 艺具有理论和实际意义． 本文建立了预测含铌微合金钢热轧时流变应 力、回复、再结晶以及析出的物理冶金模型‚可以计 算轧制时位错密度变化、再结晶形核、再结晶晶粒长 大以及碳氮化物析出等．该模型包括三个相互关联 的子模型‚即位错密度、再结晶与碳氮化物析出模 型．位错密度的变化是由形变引起的位错增殖与回 复所引起的位错消失之间的竞争关系决定的；再结 晶是形核长大的过程‚采用位置饱和形核机制‚将再 第30卷 第12期 2008年 12月 北 京 科 技 大 学 学 报 Journal of University of Science and Technology Beijing Vol．30No．12 Dec．2008 DOI:10．13374／j．issn1001－053x．2008．12．022