D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.03.035 第23卷第3期 北京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 低碳钢铁素体相区变形特性 李龙飞) 杨王玥” 孙祖庆) 王青峰) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)新金属材料国家实验室，北京1000833)武汉钢铁公司朝研所，武汉 摘要采用平面应变压缩试验研究了Q235级别低碳钢铁素体相区在550~720℃，应变速率 在5×10~10s'范围的热变形特性.结果表明，在铁素体相区范围，所有流变曲线都观察到了 峰值应力的出现及随后“应力软化”进入稳态的现象，意味着动态回复或动态再结晶的发生，应 变速率越低，形变温度越高，出现应力峰值的临界应变量越小Z参数及应力峰值σ数值计算得 到Q235级别低碳钢平面应变压缩的铁素体热变形激活能为300.4kJ/moL 关键词低碳钢；Zener--Hollomon参数；铁素体；热变形；激活能 分类号TG111.7:TG142.31 自70年代以来，在真空熔炼和区域提纯的 Gleeble22000型热模拟实验机上进行.与单向压 高纯铁)、F钢)及两相区变形的低碳钢啊中已 缩实验相比，其应力、变形及热传导等更接近于 有关于发生铁素体动态再结晶的报道，而且在 轧制状态，而且不存在“鼓肚”问题，其流变应力 文献[13]中提出纯度越高，铁素体动态再结晶 的测定更加方便和精确.在压头与试样之间垫 越容易发生，碳原子对铁素体动态再结晶有阻 人涂有二硫化钼的钽片，以减小摩擦.本实验采 碍作用.然而，文献[5)对普通低碳20钢多道次 用直接加热至铁素体相区保温后变形的热变形 热变形组织演变研究表明，奥氏体向铁素体的 工艺，见图2及表1.利用热膨胀法测得实验材 转变基本完成以后，在合适的条件下继续变形， 料在5℃s的加热速率下的AC为730℃，当加 铁素体晶粒进一步细化；相应组织晶粒取向差 分布的电子背散射衍射(EBSD)研究确切证实 形变过程中铁素体发生了由动态回复向动态再 结晶的转变.本文充分利用铁素体动态再结晶 对组织细化的作用，从基础层次出发，在铁素体 单相区开展对Q235级别低碳钢铁素体动态再 结晶基本规律的系统研究 1 实验过程 图1平面应变压缩试验压头及试样尺寸 实验所用低碳钢为上海宝钢提供的200 Fig.1 Anvils of plain strain compression test and the ge- mm×200mm×40mm连铸连轧中间坯，其化学成 ometry of specimen 分（质量分数，%）为：C0.171,S-0.013,P一 f,5 min 0.017,Si0.09,Mn0.36,Cr0.02,Ni0.03, toet,6,6 dt/dt M C0.01,A10.025,Mo0.01.850-1100℃热 锻成25mm×15mm×1m的棒材，空冷，经机加工 10℃s W.C 得到20mm×15mm×10mm的块状试样. 平面应变压缩实验（如图1所示）在 收稿日期2000-12-27李龙飞男，24岁，硕士 图2热加工工艺示意图 *国家科技部973项目No.G19980615006) Fig.2 Schematic diagram of hot deformation第 23 卷 第 3 期 2 00 1 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u rn ta fo U . 钾 e均 lty o f s ci e n e e a n d l葱c h n lo o gy B e jl ni g 、 b L 23 N O J J U n e 20 1 低碳钢铁素体相区变形特性 李龙飞 ” 杨王朋 ” 孙祖庆 匀 王青峰 ” 1月匕京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 1 00 0 83 2庸金属材料国家实验室 , 北京 10 0 0 8 3 3) 武汉钢铁公司钢研所 , 武汉 摘 要 采用 平面 应变压缩试验研究了 2Q 35 级别低碳钢铁素体相区在 5 -0 72 0 ℃ , 应变速率 在 x5 10 一 、 10 5 一 , 范围的热变形特性 . 结果表明 , 在铁素体相 区范围 , 所有流变曲线都观察到了 峰值应力 的出现及随后 “ 应力 软化 ” 进人稳态 的现象 , 意味着动态 回复或动态再结晶的发生 . 应 变速率越低 ,形变 温度越高 , 出现应力 峰值的临界应变量越小 . 2 参数及应力峰值几数值计算得 到 Q 235 级别低碳钢平面应变压缩的铁素体热变形 激活 能为 30 .4 U 1/ n o L 关 锐词 低碳钢 ; Z e n e r ` H o ll o m o n 参数 ; 铁素体 ; 热变形 ; 激活 能 分 类号 GT l l l . 7: GT 14 2 . 3 1 自7 0 年代 以来 , 在真空熔炼和 区域提纯的 高纯铁 【1] 、 IF 钢阴及两相 区 变形 的低碳 钢 , ,中已 有关于发 生铁素体动 态再结 晶的报道 , 而且在 文献 【1一 3] 中提 出纯度越高 , 铁 素体动态再结晶 越容 易发生 , 碳 原子对铁素体动态再结 晶有阻 碍作用 . 然而 , 文献 5[ 〕对普 通低碳 20 钢 多道次 热变形组织演变研究 表明 , 奥氏体向铁素体的 转变基本完成 以后 , 在合适的条件下继续变形 , 铁素体晶粒进 一步细化 ; 相应组织 晶粒取 向差 分布 的电子背散射衍 射 ( BE S D ) 研究确切 证实 形变过程中铁素体发生 了由动态 回复 向动态再 结晶 的转 变 . 本 文充分利用 铁素体动态再结晶 对组织 细化的作用 , 从基础层 次出发 , 在铁素体 单相 区 开展 对 2Q 35 级别低碳钢铁素体动 态再 结 晶基本规 律 的系统研究 . lG e eb le 20 0 型热模拟实验机 上进行 . 与 单向压 缩实验相 比 , 其应力 、 变形及热传 导等更接近于 轧制状态 , 而且不存在 “ 鼓肚 ” 问题 , 其流变应力 的测定更 加方便和精确 . 在压头与试样之 间垫 人涂有二硫化钥的钮片 , 以减小摩擦 . 本实验采 用直接加热至铁素体相区保温后变形 的热变形 工艺 , 见 图 2 及表 1 . 利用 热膨胀法测得 实验材 料在 5 ℃ s/ 的加热速率 下的 cA , 为 73 0 ℃ , 当加 1 实验过程 实 验 所 用 低碳钢 为上 海 宝 钢提 供 的 2 0 ~ x 2 0 o ~ ` 4 0 ~ 连铸连 轧中间坯 , 其化 学成 分 (质量 分数 , % ) 为 : C 一刁 . 17 1 , S` 刁 . 01 3 , P一 0 , 0 17 , 5 1一刁 . 0 9 , M i l , 一刃 . 3 6 , C r 一刃 . 0 2 , N l一刁 . 0 3 , C u - 习 . 0 1 , lA 一0 . 0 2 5 , M 。 一刁 . 0 1 . 8 5-0 1 1 0 0 ,C 热 锻成 25 r n幻。 x ls r n r n x l m 的棒材 , 空冷 , 经机 加工 得 到 20 ~ xl s r o r o x lo m r n 的块状 试样 . 平 面 应 变 压 缩 实 验 ( 如 图 1 所 示 ) 在 圈 1 平面应变压细试验压头及试样尺寸 F i g . 1 A . 衬肠 of P 】a in , tr a加 加 m p ” . 阳 i o n t . t an d ht e g -e o m e n了 o f s衅c恤 e 。 收稿 日期 2 0 乎1 2 - 2 7 李龙 飞 男 , 24 岁 , 硕士 * 国家科技部 9 7 3 项 目困。 . G z 9 9 8 06 15 0 0 6 ) T 圈 2 热加工工艺示盘圈 F啥 · 2 S e h e m a ict d认 g ar m o f h ot d e fo r ln . 七皿 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 03. 035