700MPa級低合金高強(qiáng)鋼熱壓縮變形行為及其機(jī)理.pdf

1、低合金高強(qiáng)(High Strength Low Alloy，HSLA)鋼以其優(yōu)良的性能，在國民建設(shè)中扮演著重要的角色。隨著重型工業(yè)以及相應(yīng)設(shè)備的快速發(fā)展，700 MPa級以上的HSLA鋼逐漸在各個領(lǐng)域中得到應(yīng)用。熱變形工藝是HSLA鋼走向?qū)嶋H應(yīng)用不可或缺的技術(shù)，同時對于細(xì)晶粒鋼的生產(chǎn)具有重要意義。目前，對于700 MPa級以上HSLA鋼熱變形行為的研究仍存在很多空缺，特別是對其所涉及的組織演變機(jī)理尚不夠明確，中溫變形過程中所涉及的形變誘

2、導(dǎo)相變現(xiàn)象在本世紀(jì)初才得到實驗證明，并成為近年來研究的熱點。
　　本文選用Q690鋼為研究對象，其實際屈服強(qiáng)度達(dá)756 MPa，利用Gleeble-3500熱模擬試驗機(jī)實現(xiàn)了860℃的中溫?zé)嶙冃闻c1200℃的高溫?zé)嶙冃?。在中溫?zé)嶙冃卧囼炛校謩e設(shè)置了壓縮變形量為20％、40％、80％的試樣以及無變形對比試樣，熱變形后分別采用水冷與空冷的方式將試樣冷卻到室溫，探究不同變形量與冷卻方式對Q690鋼組織轉(zhuǎn)變及性能的影響。在高溫變形試驗中

3、，分別以10℃/s及50℃/s的速度將試樣從室溫加熱到1200℃，并分別設(shè)置0、10％、40％的壓縮變形量，探究Q690鋼形變奧氏體對組織轉(zhuǎn)變的影響。
　　中溫變形試驗結(jié)果表明:壓縮變形有效促進(jìn)了奧氏體向鐵素體的相變過程，縮短了鐵素體相變孕育期。隨著變形量的增大，組織中晶粒逐漸細(xì)化并趨向等軸狀均勻分布，條狀組織減少，粒狀組織增多。變形量從20％增加到80％時，鐵素體晶粒的平均粒徑由7.82μm細(xì)化到2.34μm，而鐵素體體積分?jǐn)?shù)由

4、16.81％增加到51.77％。顯微硬度隨著變形量的增大呈先降后升的趨勢，與組織轉(zhuǎn)變規(guī)律相符。變形過程中的真應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈現(xiàn)明顯的雙峰特征，形成雙峰的主要原因是動態(tài)回復(fù)以及形變誘導(dǎo)鐵素體的形核與硬化，最大形變抗力為200.9 MPa。形變誘導(dǎo)鐵素體相變所需的臨界應(yīng)變值為0.48，所對應(yīng)的宏觀變形量接近40％。不同的冷卻方式主要影響高溫段的原子擴(kuò)散，最終形成的組織具有明顯差異。
　　高溫變形試驗結(jié)果表明:形變奧氏體的組織演變規(guī)律與

5、常規(guī)態(tài)具有明顯差異。隨著變形量的增加，Q690鋼中板條狀組織減少，而粒狀組織增多，變形有效阻礙了碳化物的析出。較大的變形量和較小的加熱速度均有利于原子的擴(kuò)散，最終形成的組織更加均勻。最大形變抗力為68.4MPa，穩(wěn)態(tài)應(yīng)力約為56MPa。相同變形量下，加熱速度越快，硬度越大;相同的加熱速度下，隨著變形量的增大，硬度呈下降趨勢。
　　針對中溫變形中的形變誘導(dǎo)相變機(jī)制進(jìn)行了分析，建立了立方奧氏體晶粒平面應(yīng)變模型與球形奧氏體晶粒平面應(yīng)變模

6、型，基于這兩個模型分別計算了不同變形量下的晶界面積值，結(jié)果表明，兩個模型所反映的晶界面積與變形量之間的變化趨勢相同，當(dāng)變形量不大于40％時，兩模型計算結(jié)果幾乎相同。基于立方奧氏體晶粒平面應(yīng)變模型提出了形核有效面積與變形量的數(shù)學(xué)表達(dá)式，計算結(jié)果表明，在本試驗Q690初始奧氏體晶粒約為10μm的條件下，形核有效面積隨變形量的增大而明顯增加，從而為鐵素體相的形核提供了有利位置。對相變動力學(xué)分析表明，由于變形引入的變形儲存能提高了相變驅(qū)動力，而