·412 北京科技大学学报 第34卷 体的实验方案设计有三组冷轧变形量组合，第一道 统计数据. 次冷轧变形量和第二道次冷轧变形量的配比分别是 以表2中的截取长度上限值为横坐标，相应的 30%+78%、50%+70%和70%+50%；单道次冷 体积分数为纵坐标作图，得到荒管的晶粒尺寸分布 轧后中间退火是在1100℃下保温5min;第二道次 图，如图4所示.50~60m为分布尺寸最多的晶 冷轧后固溶处理分别是在1060℃下保温3、5和10 粒，其中纵坐标值最大的即为分布概率最大的晶粒 min,在1100℃下保温3、5和10min 尺寸，通过原始测量数据取平均得D=53.40μm; 晶粒尺寸为170~200μm的看成是最大晶粒，同理 2组织均匀性研究方法 算得Dm=183.75μm,于是Z=3.44. 要想通过组织均匀性的研究来调控冷轧工艺和 3实验结果与讨论 退火工艺，不能只是笼统地定性分析，需要简洁、精 确的指标来量化组织均匀性.本研究采用不均匀因 3.1单道次冷轧中间退火后的组织均匀性 子Z=Ds/D来评定组织均匀性.下面以一道次冷 图5所示为按照三因素三水平的标准正交试验 轧前的热挤压荒管晶粒组织来说明此方法的具体分 方案设计得到的金相组织照片，表3给出了具体统 析步骤.采用图3中的金相组织照片，按照GB/T 计结果.不均匀因子Z是按照第2节所述的方法统 24177一2009《金属双重晶粒度表征与测定方法》， 计图5中各个金相图片的最大晶粒尺寸D和分布 使用间隔为5mm的平行网格线，在金相照片中按 几率最高的晶粒尺寸D,从而计算得到的Z值 0°、45°、90°和135°覆盖截取晶粒，沿着每条网格线 K,、K和K分别代表冷轧变形量、退火温度和保温 量取两节点间的晶粒截取长度，将从全部网格位置 时间三个因素的三个水平对应的不均匀因子的平均 得到的所有测量结果作为一组数据进行处理，并按 值，极差R是每个因素K、K,和K中最大最小值的 预选的晶粒尺寸分类间隔对截取长度进行分类.这 差值. 些数据可用于评定所观察到的晶粒度分布的特点， 对实验结果进行直观分析可知，在九次实验中 确定平均截取长度和不同分类间隔所占总分布的体 第9组(AB,C2)实验对应的Z值最小，即组织最均 积分数.每个试样取五个位置按上述方法测量，取 匀.为了研究清楚三个因素对指标的影响程度，需 平均值作为在每个区间范围的晶粒数目，从而求得 要计算每种因素的极差值，冷轧变形量、退火温度和 不同大小晶粒所占的体积分数.表2给出了测量的 保温时间的水平变化对指标影响的极差分别是2.60、 100m 00m 100m 图3荒管晶粒尺寸分布测量网格.(a)0°：(b)45°：(c)90°：(d)135° Fig.3 Gridding in grain size distribution measurement for the pierced billets:(a);(b)45;(c)9 (d)135北 京 科 技 大 学 学 报 第 34 卷 体的实验方案设计有三组冷轧变形量组合，第一道 次冷轧变形量和第二道次冷轧变形量的配比分别是 30% + 78% 、50% + 70% 和 70% + 50% ; 单道次冷 轧后中间退火是在 1 100 ℃ 下保温 5 min; 第二道次 冷轧后固溶处理分别是在 1 060 ℃ 下保温 3、5 和 10 min，在 1 100 ℃下保温 3、5 和 10 min． 2 组织均匀性研究方法 要想通过组织均匀性的研究来调控冷轧工艺和 退火工艺，不能只是笼统地定性分析，需要简洁、精 确的指标来量化组织均匀性． 本研究采用不均匀因 子 Z = Dmax /Dk来评定组织均匀性． 下面以一道次冷 轧前的热挤压荒管晶粒组织来说明此方法的具体分 析步骤． 采用图 3 中的金相组织照片，按照 GB /T 24177—2009《金属双重晶粒度表征与测定方法》， 使用间隔为 5 mm 的平行网格线，在金相照片中按 0°、45°、90°和 135°覆盖截取晶粒，沿着每条网格线 量取两节点间的晶粒截取长度，将从全部网格位置 得到的所有测量结果作为一组数据进行处理，并按 预选的晶粒尺寸分类间隔对截取长度进行分类． 这 些数据可用于评定所观察到的晶粒度分布的特点， 确定平均截取长度和不同分类间隔所占总分布的体 积分数． 每个试样取五个位置按上述方法测量，取 平均值作为在每个区间范围的晶粒数目，从而求得 不同大小晶粒所占的体积分数． 表 2 给出了测量的 统计数据． 以表 2 中的截取长度上限值为横坐标，相应的 体积分数为纵坐标作图，得到荒管的晶粒尺寸分布 图，如图 4 所示． 50 ～ 60 μm 为分布尺寸最多的晶 粒，其中纵坐标值最大的即为分布概率最大的晶粒 尺寸，通过原始测量数据取平均得 Dk = 53. 40 μm; 晶粒尺寸为 170 ～ 200 μm 的看成是最大晶粒，同理 算得 Dmax = 183. 75 μm，于是 Z = 3. 44． 3 实验结果与讨论 3. 1 单道次冷轧中间退火后的组织均匀性 图 5 所示为按照三因素三水平的标准正交试验 方案设计得到的金相组织照片，表 3 给出了具体统 计结果． 不均匀因子 Z 是按照第 2 节所述的方法统 计图 5 中各个金相图片的最大晶粒尺寸 Dmax和分布 几率最高的晶粒尺寸 Dk，从而计算得到的 Z 值． K1、K2和 K3分别代表冷轧变形量、退火温度和保温 时间三个因素的三个水平对应的不均匀因子的平均 值，极差 R 是每个因素 K1、K2和 K3中最大最小值的 差值． 对实验结果进行直观分析可知，在九次实验中 第 9 组( A3B3C2 ) 实验对应的 Z 值最小，即组织最均 匀． 为了研究清楚三个因素对指标的影响程度，需 要计算每种因素的极差值，冷轧变形量、退火温度和 保温时间的水平变化对指标影响的极差分别是 2. 60、 图 3 荒管晶粒尺寸分布测量网格． ( a) 0°; ( b) 45°; ( c) 90°; ( d) 135° Fig． 3 Gridding in grain size distribution measurement for the pierced billets: ( a) 0°; ( b) 45°; ( c) 90°; ( d) 135° ·412·