·626 北京科技大学学报 第36卷 热，可以根据设定的变形温度、轧制道次、道次压下 0.74A-0.32Mo.经真空感应熔炼获得铸锭， 量、道次间隔时间等进行单道次或多道次的平面应 1250℃保温1h后，1100℃始锻，850℃终锻为 变压缩。模拟轧制后，试样可以淬火、空冷或盐浴冷 60mm×60mm×80mm的方坯，锻后正火，正火工艺 却.由于变形区较大，结合变形后试样的显微组织 为900℃，保温20min空冷，以使原始组织均匀 分析以及力学性能测试，可以实现材料力学性能的 1.2实验方法 优化及热加工工艺改进.本文将借助物理模拟系统 物理模拟系统试样的实物图和轧制前后示意图 对0.12C0.78Si-1.42Mn0.74Al-0.32Mo钢进行 如图1所示.方坯宽高面中心处的小孔用于在加热 多道次变形及控制冷却模拟，通过研究不同变形及 时放置热电偶.在方坯上焊接两个矩形块，制成翅 冷却工艺条件下的显微组织及力学性能，试图建立 膀样，矩形块的中间处钻一个孔，便于试样在机器上 工艺一组织一性能之间的对应关系 的位置的控制，以及加热或轧制后试样的移动.物 理模拟系统的压头宽30mm,压头长中线与试样长 1实验材料及方法 中线重合，上压头由上而下对试样进行变形，下压头 1.1实验材料 不动，X轴为轧向，Y轴为横向，Z轴为法向，如 实验钢的成分为0.12C-0.78Si-1.42Mn- 图1(b)所示. 变形前 变形后 图1物理模拟系统试样的实物图和示意图.(a)物理模拟系统的实物图：(b)试样轧制前后的示意图 Fig.I Photo and diagrammatic sketch of the physical simulation system:(a)Photo of the physical simulation system:(b)diagrammatic sketch be- fore and after rolling 本实验采用四种工艺，如图2所示，对应四种 采用了五个道次变形，旨在考察在过冷奥氏体区 工艺的试样依次命名为1·、2”、3"和4试样.将试 变形时，将一个道次的变形量分在两个道次进行 样加热到奥氏体化温度1250℃，并保温5min,使 是否有利于组织的均匀性和性能的改善.工艺4 组织全部奥氏体化后，立即在物理模拟系统上进 与前三种工艺不同，四个道次均在奥氏体再结晶 行热连轧.工艺1、工艺2和工艺3前三道次变形 区进行，分别是1150、1100、1050和1000℃，每道 均为1100℃变形0.36、1000℃变形0.36及900 次均变形0.36，轧制后直接淬火，得到马氏体/贝 ℃变形0.36，道次之间为空冷.前两道次的变形 氏体复相组织，考察马氏体/贝氏体复相组织与力 旨在利用奥氏体再结晶区的反复变形和再结晶以 学性能的对应关系.工艺1、2和3变形后空冷，工 及道次间隔时间内的亚动态再结晶或静态再结晶 艺4变形后水冷.在1250℃保温5min完全奥氏 有效细化奥氏体晶粒：第三道次的变形利用奥氏 体化后，在0.3~10℃·s1的冷速范围内为全贝氏 体未再结晶区的变形累积形变量，增加铁素体形 体组织，在20~80℃·s1之间为马氏体和贝氏体 核位置.工艺1和2第四道次均为800℃变形，处 混合组织回.表1为四种工艺过程的参数设定值 于过冷奥氏体区，设计了不同的形变量，分别为 与实测值 0.36和0.69，旨在获得不同转变量（体积分数）的 经过如图2所示的四种工艺处理后，1"、2、3 细晶等轴铁素体，考察铁素体含量对组织和力学 和4"试样的厚度分别由原来的60mm变为17.1、 性能的影响.工艺3相比工艺1增加了850℃变13.8、11.1和17.2mm.实际的总变形量分别为 形0.36，即采用了五个道次变形.工艺3相比工 1.20、1.65、1.60和1.29.选取整个试样最能代表 艺2，总的变形量相同，但将第四道次的变形改为 工艺的组织的，研究其工艺与显微组织及力学性能 850℃变形0.36和800℃变形0.36两个道次，即 之间的对应关系.北 京 科 技 大 学 学 报 第 36 卷 热，可以根据设定的变形温度、轧制道次、道次压下 量、道次间隔时间等进行单道次或多道次的平面应 变压缩． 模拟轧制后，试样可以淬火、空冷或盐浴冷 却． 由于变形区较大，结合变形后试样的显微组织 分析以及力学性能测试，可以实现材料力学性能的 优化及热加工工艺改进． 本文将借助物理模拟系统 对 0. 12C--0. 78Si--1. 42Mn--0. 74Al--0. 32Mo 钢进行 多道次变形及控制冷却模拟，通过研究不同变形及 冷却工艺条件下的显微组织及力学性能，试图建立 工艺—组织—性能之间的对应关系． 1 实验材料及方法 1. 1 实验材料 实 验 钢 的 成 分 为 0. 12C-- 0. 78Si-- 1. 42Mn-- 0. 74Al--0. 32Mo． 经真空感应熔炼获得铸锭， 1250 ℃ 保 温 1 h 后，1100 ℃ 始 锻，850 ℃ 终 锻 为 60 mm × 60 mm × 80 mm 的方坯，锻后正火，正火工艺 为 900 ℃，保温 20 min 空冷，以使原始组织均匀． 1. 2 实验方法 物理模拟系统试样的实物图和轧制前后示意图 如图 1 所示． 方坯宽高面中心处的小孔用于在加热 时放置热电偶． 在方坯上焊接两个矩形块，制成翅 膀样，矩形块的中间处钻一个孔，便于试样在机器上 的位置的控制，以及加热或轧制后试样的移动． 物 理模拟系统的压头宽 30 mm，压头长中线与试样长 中线重合，上压头由上而下对试样进行变形，下压头 不动，X 轴 为 轧 向，Y 轴 为 横 向，Z 轴 为 法 向，如 图 1( b) 所示． 图 1 物理模拟系统试样的实物图和示意图． ( a) 物理模拟系统的实物图; ( b) 试样轧制前后的示意图 Fig． 1 Photo and diagrammatic sketch of the physical simulation system: ( a) Photo of the physical simulation system; ( b) diagrammatic sketch be￾fore and after rolling 本实验采用四种工艺，如图 2 所示，对应四种 工艺的试样依次命名为 1# 、2# 、3# 和 4# 试样． 将试 样加热到奥氏体化温度 1250 ℃ ，并保温 5 min，使 组织全部奥氏体化后，立即在物理模拟系统上进 行热连轧． 工艺 1、工艺 2 和工艺 3 前三道次变形 均为 1100 ℃ 变形 0. 36、1000 ℃ 变形 0. 36 及 900 ℃ 变形 0. 36，道次之间为空冷． 前两道次的变形 旨在利用奥氏体再结晶区的反复变形和再结晶以 及道次间隔时间内的亚动态再结晶或静态再结晶 有效细化奥氏体晶粒; 第三道次的变形利用奥氏 体未再结晶区的变形累积形变量，增加铁素体形 核位置． 工艺 1 和 2 第四道次均为 800 ℃ 变形，处 于过冷 奥 氏 体 区，设计了不同的形变量，分 别 为 0. 36 和 0. 69，旨在获得不同转变量( 体积分数) 的 细晶等轴铁素体，考察铁素体含量对组织和力学 性能的影响． 工艺 3 相比工艺 1 增加了 850 ℃ 变 形 0. 36，即采用了五个道次变形． 工艺 3 相比工 艺 2，总的变形量相同，但将第四道次的变形改为 850 ℃ 变形 0. 36 和 800 ℃ 变形 0. 36 两个道次，即 采用了五个道次变形，旨在考察在过冷奥氏体区 变形时，将一个道次的变形量分在两个道次进行 是否有利于组织的均匀性和性能的改善． 工艺 4 与前三种工艺不同，四个道次均在奥氏体再结晶 区进行，分别是 1150、1100、1050 和 1000 ℃ ，每道 次均变形 0. 36，轧制后直接淬火，得到马氏体 /贝 氏体复相组织，考察马氏体 /贝氏体复相组织与力 学性能的对应关系． 工艺 1、2 和 3 变形后空冷，工 艺 4 变形后水冷． 在 1250 ℃ 保温 5 min 完全奥氏 体化后，在 0. 3 ～ 10 ℃·s － 1的冷速范围内为全贝氏 体组织，在 20 ～ 80 ℃·s － 1之间为马氏体和贝氏体 混合组织［2］． 表 1 为四种工艺过程的参数设定值 与实测值． 经过如图 2 所示的四种工艺处理后，1# 、2# 、3# 和 4# 试样的厚度分别由原来的 60 mm 变为 17. 1、 13. 8、11. 1 和 17. 2 mm． 实际的总变形量分别为 1. 20、1. 65、1. 60 和 1. 29． 选取整个试样最能代表 工艺的组织［5］，研究其工艺与显微组织及力学性能 之间的对应关系． · 626 ·