.1002 北京科技大学学报 第35卷 试样的峰值应力op=75.6MPa,峰值应变ep=0.186, 能，R为气体常数 而加稀土2#试样的op=83.7MPa,峰值应变 根据公式由已知温度、应变速率和峰值应力， p=0.302.所以，初步判断，在相同变形条件下，钢 可计算动态再结晶激活能Qaet.计算可得l#试样 中加入稀土后，由于稀土的固溶强化与碳原子的交 再结晶激活能Q=354.6 k.J.mol-1,2#试样再结晶激 互作用，使其变形抗力变大，加稀土T91钢比未加 活能Q=397.2 kJ.mol-1.由此可见，稀土加入使其 稀土T91钢不易发生动态再结晶，稀土加入对动态 再结晶激活能提高了42.6 k.J.mol-1,这进一步证明 再结晶有阻碍推迟作用. 了稀土对T91钢动态再结晶有抑制推迟作用. 在金属和合金的热加工变形时，应变速率受到 图2为加稀土2#试样的二次电子像.图中原奥 热激活的控制，当钢发生再结晶时，峰值应力σ。、应 氏体晶界十分清楚，呈等轴状.图2(b)为图2(a)中 变速率和温度之间存在的关系由Zener和Hollomon 十字区域的能谱图.分析可知，除了原合金成分之 通过引入参数Z来表示： 外还有稀土的存在.因此，稀土加入钢中后，一部 Z=&exp(Qdef/RT)=A(sinh(aop))".(1) 分稀土以固溶形式存在，且易于在晶界处或晶界附 近偏聚，这将对晶界的迁移产生阻碍作用，从而提 式中，A、a和n均为常数，Qdef为动态再结晶激活 高了钢的动态再结晶激活能叫 2.2 (b) 1.8 e 1.3 Ce 0.4 Mo 0.002.004.006.008.0010.0012.0014.0016.00 能量/keV 图2铸态加稀土2#试样的二次电子像(a)和能谱(b) Fig.2 Secondary electron image (a)and EDS spectrum (b)of as-cast sample No.2 with rare earth 2.2稀土对T91钢动态再结晶影响 未加稀土1#试样与加稀土2#试样在应变速率为 目前大多数文献研究动态再结晶通过峰值应 0.004s-1时，各温度下再结晶开始时间可以通过 变ep求解临界应变ec(开始发生动态再结晶的临界 各温度条件下的临界应变计算得到.以R。为横坐 应变)，而峰值应变与临界应变之间的关系满足2 标、以温度为纵坐标绘制1#和2#试样的再结晶-温 度-时间(RTT)图，如图4所示. Ec=0.83Ep (2) 0.5 根据不同变形条件（用不同的Z值表示）下，未 。1#,T91 02#,RE-T91 加稀土1#试样和加稀土2#试样临界应变ec,可以 0.4 绘制出如图3所示的动态再结晶图.如图3所示， 0.3 对于未加稀土1#试样，实线以上（即e>ec)为发 0 生动态再结晶的区域：对于加稀土的2#试样，虚 0.2 线以上为其发生动态再结晶的区域.对比可知，相 0.1 同变形条件(Z值)下，加稀土2#试样的临界应变 e。值要大于未加稀土的1#试样的临界应变值.这 0. 个结果与陈林等间和叶文等报道的将稀土应用 242526272829303132333435 InZ 于含铌钢中的结果类似 图3动态再结晶临界应变ec与nZ关系图 据文献[⑨]所述，动态再结晶的开始时间(R) Fig.3 Relationship between dynamic recrystallization criti- 可用公式R=ec/E计算，式中。为临界应变 cal strain ge and InZ· 1002 · 北 京 科 技 大 学 学 报 第 35 卷 试样的峰值应力 σp=75.6 MPa，峰值应变 εp=0.186， 而加稀土 2#试样的 σp=83.7 MPa， 峰值应变 εp=0.302. 所以，初步判断，在相同变形条件下，钢 中加入稀土后，由于稀土的固溶强化与碳原子的交 互作用，使其变形抗力变大，加稀土 T91 钢比未加 稀土 T91 钢不易发生动态再结晶，稀土加入对动态 再结晶有阻碍推迟作用. 在金属和合金的热加工变形时，应变速率受到 热激活的控制，当钢发生再结晶时，峰值应力 σp、应 变速率和温度之间存在的关系由 Zener 和 Hollomon 通过引入参数 Z 来表示： Z = ˙ε exp(Qdef/RT) = A(sinh(ασp))n . (1) 式中，A、α 和 n 均为常数，Qdef 为动态再结晶激活 能，R 为气体常数. 根据公式由已知温度、应变速率和峰值应力， 可计算动态再结晶激活能 Qdef. 计算可得 1#试样 再结晶激活能 Q=354.6 kJ·mol−1，2#试样再结晶激 活能Q=397.2 kJ·mol−1 . 由此可见，稀土加入使其 再结晶激活能提高了 42.6 kJ·mol−1，这进一步证明 了稀土对 T91 钢动态再结晶有抑制推迟作用. 图 2 为加稀土 2#试样的二次电子像. 图中原奥 氏体晶界十分清楚，呈等轴状. 图 2(b) 为图 2(a) 中 十字区域的能谱图. 分析可知，除了原合金成分之 外还有稀土的存在. 因此，稀土加入钢中后，一部 分稀土以固溶形式存在，且易于在晶界处或晶界附 近偏聚，这将对晶界的迁移产生阻碍作用，从而提 高了钢的动态再结晶激活能[11] . 图 2 铸态加稀土 2#试样的二次电子像 (a) 和能谱 (b) Fig.2 Secondary electron image (a) and EDS spectrum (b) of as-cast sample No.2 with rare earth 2.2 稀土对 T91 钢动态再结晶影响 目前大多数文献研究动态再结晶通过峰值应 变 εp 求解临界应变 εc (开始发生动态再结晶的临界 应变)，而峰值应变与临界应变之间的关系满足[12] εc = 0.83εp. (2) 根据不同变形条件 (用不同的 Z 值表示) 下，未 加稀土 1#试样和加稀土 2#试样临界应变 εc，可以 绘制出如图 3 所示的动态再结晶图. 如图 3 所示， 对于未加稀土 1#试样，实线以上 (即 ε > εc) 为发 生动态再结晶的区域；对于加稀土的 2#试样，虚 线以上为其发生动态再结晶的区域. 对比可知，相 同变形条件 (Z 值) 下，加稀土 2#试样的临界应变 εc 值要大于未加稀土的 1#试样的临界应变值. 这 个结果与陈林等[9] 和叶文等[10] 报道的将稀土应用 于含铌钢中的结果类似. 据文献 [9] 所述，动态再结晶的开始时间 (Rs) 可用公式 Rs = εc/ε˙ 计算，式中 εc 为临界应变. 未加稀土 1#试样与加稀土 2#试样在应变速率为 0.004 s−1 时，各温度下再结晶开始时间可以通过 各温度条件下的临界应变计算得到. 以 Rs 为横坐 标、以温度为纵坐标绘制 1#和 2#试样的再结晶–温 度–时间 (RTT) 图，如图 4 所示. 图 3 动态再结晶临界应变 εc 与 lnZ 关系图 Fig.3 Relationship between dynamic recrystallization criti￾cal strain εc and lnZ