CN109444039A - 预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法 - Google Patents

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Abstract

一种预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法，属于微合金钢的热加工技术领域。具体步骤为：加工圆柱形试样，在变形温度850～1250℃区间选取任意5～8个温度进行高温压缩实验，在流变应力曲线上读取不同温度下的峰值应变数据εp，并计算出不同温度下发生动态再结晶临界应变的范围；以εp为横坐标，εc为纵坐标画图，并进行线性拟合，得到的εc代入高温压缩过程中真应变和工程应变的关系式：εc＝‑ln(1‑ec)，就可得到该温度下发生动态再结晶的临界压下量ec。优点在于，通过建立数学模型，预测其他变形温度下发生动态再结晶的临界压下量，有效提高生产效率，节省经费。

Description

预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法
技术领域
本发明属于微合金钢的热加工技术领域，特别涉及一种预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法。
背景技术
微合金元素Nb、Ti等在发展新一代超低碳高强钢中起着极为重要的作用，其主要通过细化晶粒和析出强化两种方式对钢材性能产生影响：一是在热加工过程中抑制奥氏体的形变再结晶并阻止其晶粒的长大；二是通过它们的碳氮化合物的应变诱导析出，发挥Nb、Ti等合金元素的沉淀强化作用。
控轧控冷技术在微合金钢的开发中发挥着极其重要的作用，通过选择合适的工艺参数，充分发挥合金元素的作用，实现相变强化、细晶强化及沉淀强化等多种强化机制的有效结合，改善钢材的强度、韧性、焊接等综合使用性能。控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合,以获得细小晶粒组织。控制轧制通常分为三种类型：奥氏体再结晶区控轧、奥氏体未再结晶区控轧以及奥氏体、铁素体两相区控轧。因此，为了制定合理的控轧工艺，避免轧制过程中出现混晶，在一定的轧制温度下，需要精确知道奥氏体再结晶区和未再结晶区的分界线，即发生动态再结晶的临界压下量。而目前大多数情况下，往往根据轧机能力凭经验选择压下量，如果不合适，就继续改变压下量，缺乏理论数据支撑。
如果通过实验室模拟建立微合金钢高温变形过程中变形温度和发生动态再结晶的临界压下量的数学模型，那么就可以很容易预测其他变形温度下可以发生动态再结晶的临界压下量。这样，根据预测结果，选择合适的压下量，控制在再结晶区或非再结晶区进行轧制，避免出现混晶而影响钢材的性能，这对生产现场优化控轧控冷工艺参数有重要的指导意义，大大减少摸索工艺参数所耗费的时间和原料，提高生产效率，节省经费。
发明内容
本发明的目的在于提供一种预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法，解决了生产现场摸索控扎控冷工艺参数耗费大量时间和原料，且效率低、成本高的问题。
一种预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法，具体步骤及参数如下：
1、首先将含Nb、Ti的微合金钢铸坯，加工成5～10个相同规格的试样，试样规格为或的圆柱形试样，在变形温度850～1250℃区间选取任意5～8个温度进行高温压缩实验：压缩量40％～60％，应变速率0.05～0.20s-1，获得不同温度下变形时的流变应力曲线；
2、从步骤1的高温流变应力曲线上，读取不同温度下的峰值应变数据εp，并根据公式εc≈(0.60～0.85)εp，计算出不同温度下发生动态再结晶临界应变的范围；
3、根据步骤2中计算的临界应变的范围，任选一个温度值的临界应变的范围，采取内插和外延法，在临界应变的范围内和范围外各取2～8个应变量，在850～1250℃选择的相同温度值下进行压缩试验，实验结束将试样淬火处理；
4、将步骤3中高温压缩淬火后的试样沿着压缩轴的方向从中心切开，侵蚀出原奥氏体晶粒形貌，找到形貌图中相邻的两个应变量，分别对应没有奥氏体晶粒和有奥氏体晶粒，并计算两者的平均值，作为所选温度下发生动态再结晶的临界应变值；
5、采用步骤3、和步骤4中同样的方法，得到其他温度下发生动态再结晶的临界应变值；
6、将步骤3、步骤4和步骤5中的数据，以峰值应变εp为横坐标，临界应变εc为纵坐标，进行画图，并进行线性拟合，拟合方程εc＝a+bεp，其中a、b为常数；
7、在850～1250℃未进行过高温压缩实验的5～8个其他温度下再进行高温压缩实验，获得流变应力曲线上的峰值应变εp，代入步骤6中的拟合方程εc＝a+bεp，得到该温度下发生动态再结晶的临界应变εc；
8、将步骤7中得到的εc代入高温压缩过程中真应变和工程应变的关系式：εc＝-ln(1-ec)，就可得到该温度下发生动态再结晶的临界压下量ec。
本发明中所述钢的种类为含Nb、Ti的微合金钢，其成分重量百分比为C:0.03～0.04％、Si:0.20～0.25％、Mn:1.4～1.6％、Ni:0.4～0.6％、Al:0.01～0.03％、Nb:0.02～0.05％和Ti:0.01～0.03％，余量为Fe和不可避免杂质元素。
本发明的优点在于，通过建立微合金钢高温变形过程中变形温度和发生动态再结晶的临界压下量的数学模型，可以很容易预测其他变形温度下发生动态再结晶的临界压下量，这对生产现场优化控轧控冷工艺参数有重要的指导意义，大大减少因摸索工艺参数所耗费的时间和原料，提高生产效率，节省经费。
附图说明
图1为不同温度下获得的高温流变应力曲线。
具体实施方式
实施例1
本实施例为含Nb、Ti微合金钢，预测其热轧过程中发生动态再结晶的临界压下量的方法，具体步骤及参数如下：
1、从50kg真空感应炉冶炼含Nb、Ti的微合金铸坯，加工成5个 的圆柱形试样；分别在1000℃、1050℃、1100℃、1150℃和1200℃下进行高温压缩实验，压缩量为50％，应变速率为0.1s-1，获得高温流变应力曲线；
2、从步骤1的高温流变应力曲线上，读取不同温度下的峰值应变数据εp，分别为：1000℃：0.36、1050℃：0.34、1100℃：0.31、1150℃：0.26和1200℃：0.21；根据公式εc≈(0.60～0.85)εp，计算出不同温度下发生动态再结晶临界应变的范围，分别为：1000℃：0.22～0.31、1050℃：0.21～0.29、1100℃：0.19～0.26、1150℃：0.16～0.22和1200℃：0.12～0.18；
3、选取步骤2中1200℃时计算的临界应变范围0.12～0.18，采取内插和外延法，分别选取0.08、0.10、0.12、0.14、0.16、0.18、0.20和0.22共8个应变量，在变形温度为1200℃下进行压缩试验，实验结束将试样立刻淬火处理；
4、将步骤3中高温压缩淬火后的试样沿着压缩轴的方向从中心切开，侵蚀出原奥氏体晶粒形貌，找到形貌图中步骤3中8个应变量中相邻的两个应变量，没有奥氏体晶粒0.12和有奥氏体晶粒0.14，取两者的平均值0.13，作为1200℃时发生动态再结晶的临界应变值；
5、采用步骤3、和步骤4中同样的方法，得到其他温度下发生动态再结晶的临界应变值，分别为：1000℃：0.27、1050℃：0.25、1100℃：0.22和1150℃：0.17；
6、将步骤3、步骤4和步骤5中所得的数据，以峰值应变εp为横坐标，临界应变εc为纵坐标，进行画图，并进行线性拟合，拟合方程εc＝a+bεp，即εc＝-0.071+0.942εp；
7、在850～1250℃选取未进行过高温压缩实验的其他温度1035℃、1070℃、1120℃、1135℃和1175℃下再进行高温压缩实验，按上述方法获得流变应力曲线上的峰值应变εp，代入步骤6中的拟合方程εc＝-0.071+0.942εp，得到该温度下发生动态再结晶的临界应变εc，见表1；
表1
温度(℃) 峰值应变ε<sub>p</sub> 临界应变ε<sub>c</sub> 临界压下量e<sub>c</sub>，％
1035 0.35 0.26 22.8
1070 0.32 0.23 20.6
1120 0.29 0.20 18.3
1135 0.27 0.18 16.7
1175 0.24 0.16 14.4
8、然后，将步骤7中得到的临界应变εc代入高温压缩过程中真应变和工程应变的关系式：εc＝-ln(1-ec)，就可得到不同温度下发生动态再结晶的临界压下量ec，见表1。

Claims (2)

1.一种预测微合金钢热轧时发生动态再结晶临界压下量的方法，其特征在于，具体步骤及参数如下：
1)首先将含Nb、Ti的微合金钢铸坯，加工成5～10个相同规格的试样，试样规格为或的圆柱形试样，在变形温度850～1250℃区间选取任意5～8个温度进行高温压缩实验：压缩量40％～60％，应变速率0.05～0.20s-1，获得不同温度下变形时的流变应力曲线；
2)从步骤1的高温流变应力曲线上，读取不同温度下的峰值应变数据εp，并根据公式εc≈(0.60～0.85)εp，计算出不同温度下发生动态再结晶临界应变的范围；
3)根据步骤2中计算的临界应变的范围，任选一个温度值的临界应变的范围，采取内插和外延法，在临界应变的范围内和范围外各取2～8个应变量，在850～1250℃选择的相同温度值下进行压缩试验，实验结束将试样淬火处理；
4)将步骤3中高温压缩淬火后的试样沿着压缩轴的方向从中心切开，侵蚀出原奥氏体晶粒形貌，找到形貌图中相邻的两个应变量，分别对应没有奥氏体晶粒和有奥氏体晶粒，并计算两者的平均值，作为所选温度下发生动态再结晶的临界应变值；
5)采用步骤3、和步骤4中同样的方法，得到其他温度下发生动态再结晶的临界应变值；
6)将步骤3、步骤4和步骤5中的数据，以峰值应变εp为横坐标，临界应变εc为纵坐标，进行画图，并进行线性拟合，拟合方程εc＝a+bεp，其中a、b为常数；
7)在850～1250℃未进行过高温压缩实验的5～8个其他温度下再进行高温压缩实验，获得流变应力曲线上的峰值应变εp，代入步骤6中的拟合方程εc＝a+bεp，得到该温度下发生动态再结晶的临界应变εc；
8)将步骤7中得到的εc代入高温压缩过程中真应变和工程应变的关系式：εc＝-ln(1-ec)，就可得到该温度下发生动态再结晶的临界压下量ec。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤1)中所述的含Nb、Ti的微合金钢，其成分重量百分比为C:0.03～0.04％、Si:0.20～0.25％、Mn:1.4～1.6％、Ni:0.4～0.6％、Al:0.01～0.03％、Nb:0.02～0.05％和Ti:0.01～0.03％，余量为Fe和不可避免杂质元素。
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