（材料学专业论文）sus430不锈钢冷轧、退火工艺与织构的关系.pdf

i l i i j 、 am a s t e r sd i s s e r t a t i o ni nm a t e r i a l ss c i e n c e l i i i i iii i i i ii i ii i ii i iiil y 1716 913 r e l a t i o n s h i pa m o n g c o l dr o l l i n gp r o c e s s ，a n n e a l i n ga n d t e x t u r eo fs u s 4 30s t a i n l e s ss t e e l b y l iq i u h e s u p e r v i s o r ：a s s o c i a t ep r o f l i uy a n d o n g p r o f c h e nl i q i n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y j u l y2 0 0 9 t 一 。1 - r ji 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取得 的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰写过 的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我一同工 作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢 = 屯 思。 学位论文作者签名：冷私 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位论 文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和 磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文的全部 或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 作者和导师同意网上交流的时间为作者获得学位后： 半年口一年d一年半口 学位论文作者签名： 签字日期： 两年口 导师签名： 签字日期： ，一 j ， 。， 亡 东北大学硕士学位论丈 摘要 s u s 4 3 0 不锈钢冷轧、退火工艺与织构的关系 摘要 s u s 4 3 0 铁素体不锈钢某些性能与奥氏体不锈钢相近，甚至更好。但是，由于s u s 4 3 0 铁素体不锈钢含碳量较高，在热加工和冷加工中容易形成不利于成形性的仅织构，常规 轧制又很难提高其深冲性，这一固有缺点限制了它在某些领域的使用。为了扩大铁素体 不锈钢的应用范围，提高其深冲性能成为必须解决的问题之一。 本文对s u s 4 3 0 铁素体不锈钢的组织、织构演变及成形性进行了考察，重点研究了 在常规轧制、二次冷轧、异步轧制等不同生产工艺下微观组织、冷轧织构和再结晶织构 的演变及成形性能，获得以下主要研究结果。 ( 1 ) 常规轧制的热轧退火板形成了较强的 0 0 1 ) 织构，冷轧后形成了显著的0 l 纤维织构和非常弱的丫纤维织构，退火板表现出不均匀的、明显向 3 3 4 织构组 分偏转的y 纤维再结晶织构特征，导致极差的深冲性能，而二次冷轧弱化了在一次轧制 过程中形成的o l 纤维织构，使再结晶织构的强点偏离 3 3 4 织构组分，使薄板的深 冲性能得到较大改善。 ( 2 ) 从微观结构上看，大量的小角度晶界形成于冷轧板中，经过退火后，小角度晶 界转变成大角度晶界。此外，一次同步轧制形成了不完整、不均匀的丫纤维织构，强点 的织构组分偏向 3 3 4 ，而二次同步轧制形成了均匀、完整的7 纤维织构，有利 于s u s 4 3 0 铁素体不锈钢的成形性。 ( 3 ) 异步冷轧后，热轧退火板上下表面形成均匀的 r 纤维织构。退火之后，中间层 的1 ，纤维织构明显增强，而且取向密度高于上下表面层。可见，一定的剪切力作用有利 于形成丫纤维织构。但是，中间退火工艺不利于形成y 纤维织构，导致钢板一次异步轧 制后的力学性能高于二次异步轧制后的力学性能。 关键词：s u s 4 3 0 铁素体不锈钢；织构；r 值；二次轧制；异步轧制；中间退火 ， 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t r e l a t i o n s h i pa m o n g c o l dr o l l i n gp r o c e s s ，a n n e a l i n ga n d t e x t u r eo fs u $ 4 3 0s t a i n l e s ss t e e l a b s t r a c t s o m ep r o p e r t i e so fs u s 4 3 0f e r r i t i cs t a i n l e s ss t e e la r ec o m p a r a b l ew i t ht h ea u s t e n i t i c s t a i n l e s ss t e e l ，o re v e nb e t t e r h o w e v e r , d u et ot h eh i g h e rc a r b o nc o n t e n ti nf e r r i t i cs t a i n l e s s s t e e ls u s 4 3 0 ，i ti se a s yt of o r m 一f i b e rt e x t u r ed u r i n gh o ta n dc o l dw o r k i n g ，w h i c hi sh a r m f u l t of o r m a b i l i t y i ti sd i f f i c u l tt oi m p r o v ei t sd e e p d r a w a b i l i t yb yt h ec o n v e n t i o n a lr o l l i n g t h e i n h e r e n td r a w b a c k sl i m i ti t su s ei ns o m ef i e l d s i no r d e rt op r o m o t et h ef u r t h e ra p p l i c a t i o n so f f e r r i t i cs t a i n l e s ss t e e l ，t h ed e e p - d r a w a b i l i t yh a sb e c o m eo n eo f t h ei s s u e st ob es o l v e d i nt h i st h e s i s ，t h ef o c u sh a sb e e np u to nt h et e x t u r a le v o l u t i o na n df o r m a b i l i t yo f s u s 4 3 0f e r r i t i cs t a i n l e s ss t e e l 1 1 1 ee v o l u t i o no fc o l d - r o l l i n gt e x t u r e r e c r y s t a l l i z a t i o nt e x t u r e a n df o r m a b i l i t yu n d e rv a r i o u sp r o c e s s e s ，e g c o n v e n t i o n a lr o l l i n g ，t w o s t e pc o l d r o l l i n ga n d a s y m m e t r i c a lr o l l i n g h a v eb e e ns t u d i e d t h em a i nr e s u l t sa r ea sf o l l o w s ( 1 ) as t r o n g 0 0 1 t e x t u r eu s u a l l yf o r m si nh o t - r o l l e da n da n n e a l e ds u s 4 3 0 s t a i n l e s ss t e e ls h e e t as i g n i f i c a n tq - f i b e rt e x t u r ea n dav e r yw e a k ? - f i b e rt e x t u r ee x i s ta f t e r t h ec o l d r o l l i n gp r o c e s s t h e r e f o r e ，t h e a n n e a l e ds h e e th a sc h a r a c t e r i s t i co ft h e r e c r y s t a l l i z a t i o n ? - f i b e rt e x t u r ew h i c hi sc l o s e rt ot h e 3 3 4 t e x t u r ec o m p o n e n t a n d l e a dt op o o rd e e p d r a w a b i l i 够h o w e v e r ，t h ec 【f i b e rt e x t u r ef o r m e dd u r i n gf i r s t - s t e pr o l l i n g c a l lb ew e a k e n e da f t e rt w o s t e pc o l dr o l l i n g a sar e s u l t ，t h ei n t e n s i t yo fr e c r y s t a l l i z a t i o n t e x t u r ed e v i a t e df r o mt h e 3 3 4 t e x t u r ec o m p o n e n t t t l ed e e p d r a w a b i l i t yo ft h es t e e l s h e e ti sg r e a t l yi m p r o v e d ( 2 ) an u m b e ro fs m a l l a n g l eg r a i nb o u n d a r i e sf o r m e di nt h ec o l d r o l l e ds h e e t a f t e r a n n e a l i n g ，t h es m a l l - a n g l eg r a i nb o u n d a r i e st r a n s f o r mt ot h el a r g e a n g l eo n e s b e s i d e s ，a f t e r t h ef i r s ts y n c h r o n o u sc o l dr o l l i n g ，t h e i rw i l lf o r mt h ei n c o m p l e t ea n di n h o m o g e n e o u s ? - f i b e r t e x t u r e 1 1 1 et e x t u r ec o m p o n e n tt e n d st ol o c a t ea t 3 3 4 h o w e v e r a f t e rt h es e c o n d s y n c h r o n o u sc o l dr o l l i n g ，au n i f o r ma n dc o m p l e t e ? - f i b e rt e x t u r ef o r m e dw h i c hi sf a v o r i t ef o r t h ef o r m a b i l i t yo fs u s 4 3 0f e r r i t i cs t a i n l e s ss t e e l ( 3 ) a f t e rt h ea s y n c h r o n o u sc o l dr o l l i n g ，t h eyf i b e rf o r m e du n i f o r m l ya tt h eu p p e ra n d l o w e rs u r f a c eo ft h eh o t - r o l l e da n da n n e a l e ds h e e t a f t e ra n n e a l i n g ，t h e 丫f i b e rt e x t u r ei nt h e m i d d l el a y e ri ss i g n i f i c a n t l ye n h a n c e da n dt h eo r i e n t a t i o nd e n s i t yi nt h em i d d l el a y e ri sh i g h e r t h a nt h a ta tt h eu p p e ra n dl o w e rs u r f a c e s 。i tc a l lb es e e nt h a tac e r t a i ns h e a rs t r e s si sa v a i lt o 东北大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h ef o r m a t i o no f7 一f i b e rt e x t u r e h o w e v e r ，t h ei n t e r m e d i a t ea n n e a l i n gp r o c e s si sd e t r i m e n t a lt o t h e 丫f i b e rt e x t u r e t h u s ，t h em e c h a n i c a lp r o p e r t i e sa n df o r m a b i l i t y a f t e r o n e s t e p a s y n c h r o n o u sc o l dr o l l i n gi ss u p e r i o r k e y w o r d s ：s u s 4 3 0 f e r r i t i cs t a i n l e s s s t e e l ；t e x t u r e ；r - v a l u e ；t w o s t e p c o l d r o l l i n g ； a s y n c h r o n o u sr o l l i n g ；i n t e r m e d i a t ea n n e a l i n g 东北大学硕士学位论文 目录 目录 独创性声明i 摘要i i a b s t r a c t i i i 第1 章绪论1 1 1 引言1 1 2 不锈钢的发展及趋势1 1 2 1 国外不锈钢生产和消费情况1 1 2 2 我国不锈钢的生产现状1 1 3 不锈钢概述2 1 3 1 不锈钢的定义2 1 3 2 不锈钢的分类2 1 3 3 合金元素对不锈钢的影响2 1 4 铁素体不锈钢概述3 1 4 1 铁素体不锈钢的定义及特点3 1 4 2 铁素体不锈钢的成形性4 1 4 3 铁素体不锈钢的发展状况5 1 5 关于材料中的织构6 1 5 1 织构的定义6 1 5 2 冷轧织构6 1 5 3 再结晶织构。7 1 6 织构的分析方法8 1 6 1 极图8 1 6 2 反极图一8 1 6 3 取向分布函数一9 1 6 4 背散射电子取向分析技术一1 0 i 东北大学硕士学位论文目录 1 7 衡量深冲性能的主要指标1 0 1 7 1 塑性应变比10 1 7 2 平面各向异性系数r 值1 1 1 7 3 应变硬化指数1 2 1 8 异步轧制1 2 1 8 1 异步轧制的基本概念及变形区的特点1 2 1 8 2 异步轧制的应用1 3 1 9 本课题研究目的、意义和内容1 4 1 9 1 研究目的和意义1 4 1 9 2 研究内容1 4 第2 章试验方法l5 2 1 实验材料1 5 2 2 实验过程l5 2 2 1 轧制及退火工艺1 5 2 2 3 试样制各1 6 2 2 3 织构测试1 6 2 2 4e b s d 试样制备及测试17 2 2 5 性能测试1 7 第3 章同步s l n 对8 u s 4 3 0 铁素体不锈钢微观组织的影响1 9 3 1 引言1 9 3 2 同步轧制s u s 4 3 0 铁素体不锈钢组织形貌的影响1 9 3 2 1 热轧状态的组织形貌1 9 3 2 2 退火工艺对s u s 4 3 0 组织形貌的影响。2 0 3 2 3 不同压下量对组织形貌的影响2 2 3 2 4 热轧退火板的能谱分析2 2 3 3s u s 4 3 0 铁素体不锈钢晶界取向差角2 5 3 3 1 不同轧制工艺的晶界取向差角的分布2 5 i i 东北大学硕士学位论文 目录 3 4 本章小结2 9 第4 章不同冷轧工艺对$ u s 4 3 0 铁素体不锈钢的织构和性能影晌3 1 4 1 引言31 4 2 同步轧制织构分析31 4 2 1 热轧和热轧退火织构的分析3 2 4 2 2 不同冷变形量对织构的影响3 3 4 2 3 退火织构分析3 4 4 3 异步轧制织构分析3 6 4 3 1 一次异步轧制和再结晶织构分析3 6 4 3 2 中间退火的异步冷轧和再结晶织构分析3 9 4 4 同步轧制与异步轧制的性能分析4 1 4 5 异步轧制和同步轧制的断口形貌的分析4 5 4 6 分析与讨论4 6 4 7 本章小结4 7 第5 章结论4 9 参考文献 致谢 i i i 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 第1 章绪论 1 1 引言 近几年我国不锈钢产业发展很快，2 0 0 7 年，我国不锈钢的粗钢产量达到8 7 3 万t ， 占世界产量的3 0 ，表观消费达到1 0 0 0 万t 【l 】，但中国不锈钢的表观消费总体还处于比 较低的水平。1 9 9 8 - 2 0 0 3 年间，中国不锈钢消费量平均增幅达2 0 - - 4 0 。从2 0 0 4 年以来， 中国不锈钢消费量增长开始放缓，2 0 0 4 年同比增长6 4 ；2 0 0 5 年同比增长1 6 8 ；2 0 0 6 年同比增长1 4 ；2 0 0 7 年同比增长1 0 6 。这主要是因为，不锈钢除在航空、核能、 舰船、石化等工业领域广泛应用外，已向交通运输( 汽车、火车) 、厨房用具、家用电器、 建筑装饰等民用领域发展。而且，近几年，房地产、汽车、家电等行业的繁荣使我国已 成为全世界最大的不锈钢生产和消费大国【2 4 1 。在未来1 5 年，中国国家经济将持续增长， 到2 0 2 0 年，中国的不锈钢产量将达到3 3 0 0 万t ，此时中国人口将增加到1 4 5 4 亿，将 维持0 2 6 的人口年增长率，汽车工业和厨房器皿领域也将消耗更多的不锈钢。 1 2 不锈钢的发展及趋势 1 2 1 国外不锈钢生产和消费情况 据相关资料，自2 0 0 3 年到2 0 0 5 年，日本不锈钢年产量从4 1 1 3 3 万t 降至3 9 8 3 2 万t ，韩国年产量从1 9 8 6 9 万t 增加到2 3 1 1 3 万t ，美国年产量由2 2 1 5 万t 增加到2 2 4 8 5 万t ，印度年产量从1 2 5 6 万t 增加到1 7 6 9 万t 【5 】o 可见，世界不锈钢的总产量是趋于稳 定上升。 近1 0 年来，西方工业发达国家不锈钢人均消费量显著增长，日本、瑞典、德国、 意大利等达到l o - 1 5 k g 年；美国约为7 k e g 年；奥地利最高，达2 5 k g 年。世界不锈钢人 均消费量约为2 k 年。今后，世界不锈钢的消费量还将以较高的速度增长【6 j 。 1 2 2 我国不锈钢的生产现状 近几年，我国不锈钢产业发展很快，不到十年时间产量从1 9 9 8 年的2 0 多万t 达到 2 0 0 7 年的8 7 3 万t ，年均增长速度超过4 5 。按国家统计，我国的不锈钢产量己占世 界第一位。太钢和宝钢股份不锈钢分公司共增产钢5 6 万t ，其中太钢增产2 0 万t ，达 到9 2 万t ，宝钢股份不锈钢分公司增产3 6 万t ，达到5 6 万t 【7 1 。但是，目前仍存在很 多问题，例如我国是一个镍资源匮乏的国家，每年得需要进1 ：3 大约6 万t 的镍铁用于不 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 锈钢生产网。在全球镍需求不断扩大和普遍对中国不锈钢产业看好的情况下，国际镍价 飞速上涨。2 0 0 4 年，国际镍价一直保持在1 0 0 0 0 美元t 以上的水平，2 0 0 6 年最高时曾 达到2 3 0 0 0 美元t 【8 】，2 0 0 8 年最高超过5 0 0 0 0 美元t ，近期价格有所回落。镍资源的供应 紧张和价格波动已经成为制约我国不锈钢企业持续、稳定发展的重要障碍【9 ，l o 】。 1 3 不锈钢概述 1 3 1 不锈钢的定义 不锈钢是指在大气、水、酸、碱和盐等溶液或其他腐蚀介质中具有一定化学稳定性 的钢的总称。一般来讲，耐大气、蒸汽和水等弱介质腐蚀的钢称为不锈钢，而将其中耐 酸、碱和盐等侵蚀性强的介质腐蚀的钢称为耐蚀钢，或耐酸钢。不锈钢具有不锈性，但 不一定耐蚀，而耐蚀钢则一般都具有较好的不锈性【1 1 1 。 1 3 2 不锈钢的分类 不锈钢的种类很多，按照我国国家标准g b t 1 3 3 0 4 1 9 9 1 钢分类以及国际上通 用的分类方法，均按照钢的金相组织划分，可以分为5 类，即：奥氏体型不锈钢、奥氏 体铁素体型不锈钢、铁素体型不锈钢、马氏体型不锈钢和沉淀硬化型不锈钢。 此外，按钢中的合金元素又可分为铬系不锈钢、铬镍系不锈钢、铬镍钼系不锈钢、 铬锰镍( 氮) 系不锈钢以及低碳不锈钢和高纯不锈钢等。 不锈钢的用途很广，按各种不锈钢的使用特性也可分为：耐硝酸不锈钢、耐硫酸不 锈钢、耐点蚀不锈钢、耐应力腐蚀不锈钢、低温不锈钢、无磁不锈钢、高强度不锈钢、 易切削不锈钢以及一些专用不锈钢等，某些不锈钢可能同时具有上述多种使用特性【1 2 】。 1 3 3 合金元素对不锈钢的影响 合金元素对不锈钢的影响非常大，所以研究其影响是必要的。碳是稳定奥氏体、显 著提高强度的元素( 但奥氏体不锈钢中，很少用碳来强化，多在0 1 5 以下) ，除溶于奥 氏体外还形成碳化物，属于不利于腐蚀性能的元素。其它一些主要合金元素及其作用简 介如下。 铬是决定不锈钢耐腐蚀性的主要元素。般来说，耐腐蚀性和抗氧化性随铬量的 增加而提高。 镍是稳定奥氏体元素，能显著提高铬钢的耐蚀性和高温抗氧化性，改善冷加工性能。 但不利于抗应力腐蚀，且资源匾乏。 锰是稳定奥氏体元素，可以用来代镍( 2 的锰代1 的镍，但不能用锰代替全部镍) 。 2 _ 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 锰的冷加工强化效应显著，能提高耐腐蚀性，但对晶间腐蚀敏感，并且不能通过加钛和 铌来消除晶间腐蚀。 氮的作用与碳相当，是稳定奥氏体、提高强度的元素，稳定奥氏体的作用比镍大， 可代镍( 比例约为0 0 2 5 ：1 ) ，常与锰一起来取代镍，如1 c r l 7 m n 6 n i 5 n ( 2 0 1 ) 钢。 钛、铌是强烈形成碳化物的元素( t i c 、n b c ) ，改善抗晶问腐蚀性能，如1 c r l 8 n i 9 t i ( 3 2 1 ) 钢。钼可以促使不锈钢表面钝化，增强抗点蚀和缝隙腐蚀能力( 相当于铬的三倍) ；另外， 钼还可以提高强度，如0 c r l 8 n i l 3 m 0 3 ( 3 1 7 ) 钢t 1 3 】。 铜能提高不锈钢在硫酸中的耐蚀性能，还能提高冷加工性能，如0 c r l 8 n i 9 c u 2 钢。 硅可以提高抗氧化和热强性，但使冷加工性能下降，如o c r l 8 n i 9 s i 3 ( 3 0 2 ) 钢。 硫对不锈钢强度影响不大，但使塑韧性大幅下降，常用作提高切削性能，如 y 1 c r l 8 n i 9 ( 3 0 3 ) 钢，硫一般为残余元素。磷也是不锈钢中残余元素，在奥氏体钢中磷的 危害不像一般钢中那样显著，磷稍有强化作用。 铝是稳定铁素体的元素，可以提高耐高温氧化性能，改善焊接性等，如用来改善弹 性的0 c r l 7 n i 7 a i 钢，但铝会降低抗硝酸腐蚀能力。 1 4 铁素体不锈钢概述 1 4 1 铁素体不锈钢的定义及特点 铁素体不锈钢是以c r 为主要合金元素，含c r 为1 0 5 - 3 0 范围，c 含量0 2 ，大 多数含c 量在o 1 2 以下。此类钢具有体心立方晶格( 即铁素体) 组织，有磁性。纯铁素 体不锈钢在加热和冷却过程中没有相变，因此，无法通过热处理方法使它强化。铁素体 应变硬化速度低并在冷却后降低塑性，故铁素体不锈钢也不能靠冷却强化【1 4 1 。铁素体不 锈钢具有优良的耐氯化物应力腐蚀、耐点腐蚀和耐缝隙腐蚀性能；与奥氏体不锈钢相比， 铁素体不锈钢的强度高、冷加工硬化倾向较低【1 5 17 1 。随钢中加入m o 、s i 、a 1 、t i 、n b 、 s 、s e 等元素可以赋予铁素体不锈钢不同的特性。铁素体不锈钢有中等至优异的耐蚀性， 如4 0 9 ( 0 c r l1 t i ) 、4 0 5 ( 0 c r l 3 a 1 ) 耐大气腐蚀，4 3 0 ( 0 c r l 7 ) 耐中等氧化性酸和有机酸腐蚀， 4 4 4 ( 0 0 c r l8 m 0 2 ) 、4 4 6 ( 0 0 2 6 m o1 ) 、4 4 6 3 5 ( 0 0 0 c r 2 5 n i 4 m 0 4 ) 、4 4 6 6 0 ( 0 0 0 c r 7 n i 2 m 0 4 ) 、 4 4 8 ( 0 0 0 c r 2 9 m 0 2 ) 耐酸碱腐蚀；特别在氯化物介质中，在海水中有良好的耐局部腐蚀性。 钢中c + n 含量较高的所谓普通纯度的高c r ( c r 1 5 1 6 ) 铁素体不锈钢，在化工防 腐蚀的应用中，长期以来受到极大的限制，主要是由于它们的脆性转变温度高( 在室温 以上) 、9 0 0 c 加热( 例如焊接) 会出现晶粒长大引起的脆性和晶间腐蚀敏感性；在 5 5 0 7 5 0 c 和4 7 5 。c 左右长期停留会出现g 和o7 相。但是，近2 0 年来，由于冶炼技术 一3 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 的发展，出现了低c 、n ( c + n _ 3 5 0 n 4 5 0 p p m ) 和超低c 、n ( c + n _ 3 0 0 p p m l ) 以及高纯 ( i c + n _ 以 及 0 0 1 ， ，各织构组分的强弱受材料化学成分的影响较大。例如，工业纯铁中主要 6 - 东北大学硕士学位论文 第1 章绪论 的冷轧织构组分是 0 0 1 ) 和 1 1 2 ；而化学成分极为纯净的超深冲钢板( 其碳、 氮含量均低于o 0 1 ) 中除了 0 0 1 ) 和 1 1 2 织构之外，还会出现较为明显的 1 1 l 和 1 1 1 ) 3 5 1 。 前人对c r l 7 铁素体不锈钢的冷轧、再结晶退火织构进行了分析，实验结果表明， 铁素体不锈钢冷轧后主要织构为q 纤维织构 1 1 0 、 1 1 0 ，次要织构是 1 1 2 ，与热轧织构种类相近，只是不同织构的强度有所变化；钢中的铝、钛、锰 等合金元素促使织构强度增加。铁素体不锈钢的织构形成规律与一般铁素体钢有相似之 处。s e n s i o 对铁素体钢冷轧织构进行了优化研究。结果表明，随着冷轧压下率的增加， 材料的织构率增强，不同织构组分间的强度差别扩大。 1 5 3 再结晶织构 金属的再结晶是一个生核及核长大的过程。核在什么取向位置生成以及哪些核能够 最终长大，不仅很大程度上受冷变形金属化学成分、变形量和随后热加工艺条件的影响， 而且，尤其要受到变形晶粒取向的影响。因此，再结晶后的多晶材料内往往会生成再结 晶织构。取向分布函数法问世以来，使得人们可以对复杂的再结晶进行更为精确、细致 的观察分析。 在塑性变形过程中，各晶粒的取向会在取向空间内沿不同的轨迹转动。总体上来说， 晶粒取向会从不稳定取向区( 称为离散区) 转向稳定取向区( 称为聚集区) 。在向稳定取向 区的转动过程中，晶粒取向会在一些取向区( 称为零离散区) 稳定流动，即许多晶粒取向 先不断地从离散区向零离散区汇聚，然后再转向稳定的聚集区。晶粒取向在流动过程中 会沿转动轨迹遗留下一些未继续转动的变形晶体亚结构，进而在取向空间的变形轨迹上 造成取向梯度。另一方面，一个晶粒内各个部位往往也会同时发生不同方向的转动，这 也会在晶体内造成点阵弯曲和取向梯度。当离散区内晶体在变形过程中分裂成两部分， 分别移到两个不同的稳定区时，这些残留而未继续转动的小晶体会断续地将两部分取向 稳定的晶体以过渡带的形式连接起来。过渡带内晶体的取向不断变化，呈现一定的取向 梯度。在变形过程中，离散区内的晶体会迅速转动而离开离散区，从而在过渡带内造成 较大的取向梯度。晶体取向接近聚集区的过程即是晶体取向在稳定取向附近的聚集过 程，因此，随着晶体取向的聚集，晶体转动的速度往往会逐渐减慢，使得过渡带内相应 部分的取向梯度降低f 3 5 1 。 在变形金属再结晶的开始阶段，变形基体会出现某种经回复造成的低缺陷密度的亚 结构，并成为潜在的再结晶核。如果这些亚结构的取向在聚集区附近，则亚结构与变形 基体之间的晶界不是可动性较高的大角度晶界，不易作为再结晶核而长大，因为这里的 - 7 - l 东北大学硕士学位论文第1 章绪论 取向梯度小。如果这些亚结构的取向位于上述过渡带内的离散区附近，则亚结构附近的 取向梯度较大，亚结构与变形基体取向差大，因而可形成可动性较高的大角度晶界。这 样的亚结构可以很快转变成再结晶核。这种再结晶核的生长决定了随后的再结晶过程及 相应的再结晶织构，这就是定向形核理论的基本思想。 选择生长理论主要建立在大量的统计实验结果的基础上。i b e 等人通过对数百个面 心立方和体心立方单晶金属的变形和再结晶的系统性