实验研究方法P1P22_Yield_Strength

1、会计学1实验研究方法实验研究方法P1P22_Yield_StrengthContents1. The Determination of Flow Stress 2. Dynamic Recrystallization3. CCT Diagram1.Flow Stress 1.1 Definition 1.2 The Method of Measuring Flow Stress Tensile test:Sample should be accordant with GB0.2图1 有明显屈服点的应力应变曲线 图2 热模拟实验应力应变曲线 0.2Fig.3 Effect of the bain

2、itic transformation time on the engineering stress-strain curves 0.2？To determine following values: (1)Yield stress;(2)Ultimate tensile stress;(3)Uniform elongation;(4)Total elongation.屈服应力：屈服应力： 在工程应力在工程应力-应变曲线的直线段应变曲线的直线段任意选取两点：任意选取两点：（0.0010, 201.08）、）、（0.0041, 608.13） 求出直线段的斜率为：求出直线段的斜率为：K=（608.

3、13-201.08）/（0.0041-0.0010） =131306 直线方程：直线方程： 应力应力 = 131306应变应变右移右移0.002 （0.2%）：）： 应力应力 = -1313060.002 + 131306应变应变 = -262.6 + 131306应变应变I 列为直线平移后的方程；列为直线平移后的方程；J 列为直线与工程应力的差值（求平移后直线列为直线与工程应力的差值（求平移后直线和工程应力曲线的交点）。和工程应力曲线的交点）。屈服应力即为：屈服应力即为： 1156 MPa （工程）；（工程）； 1169MPa（真应力）（真应力）)TDexp(CBA0.4) 1()4 . 0

4、(10)1000273exp(66273210543aaataaata）（）（流动应力模型：流动应力模型： 1 周纪华，管克智著. 金属塑性变形阻力. 冶金工业出版社，北京，2000。.53.17642)exp(bbbdefSTbbRTQbb13. 0.21. 022)273/()112029682851(594. 075. 1126. 0expTCCCCM2 Y.Misaka and T.Yoshimoto: J. Jpn. Soc. Technol. Plast., (1967), p.414.3 Guang Xu, Chushao Xu and Jiarong Zhao: Flow St

5、ress Constitutive Model of Ultra Low Carbon Steel in Warm Deformation. ISIJ Int., Vol.46(2006), p. 166.（1） How to determine Yield Stress GB/ T 228-2002. 金属材料物理实验方法标准汇编（上）（第二版），金属材料物理实验方法标准汇编（上）（第二版），中国标准出版社，中国标准出版社，2002。 （2）The difference between flow stress model and 0.20.2is a basic materials cons

6、tant of metal, which can be used to analyze the mechanical properties of metals. In design of mechanicalequipment the designer can evaluate the safety of equipment under load. In metal processing we can calculate the force to make plastic deformation of metal. The flow stress model gives the metal s

7、tress at different deformation temperature, strain and strain rate. It can be used to calculate the rolling force at given deformation conditions.KPoPhSKKQBlPP15. 12. Dynamic Recrystallization2.1 What Is Dynamic Recrystallization (DRX)2.2 Research Method and Contents 2.3 To determine the Equations o

8、f DRX (homework)（1） 金属晶粒（微观组织）发生重组（形核、长大）金属晶粒（微观组织）发生重组（形核、长大） 的过程称为再结晶。的过程称为再结晶。 经经塑性变形塑性变形的金属或合金在不同温度加热后，会发生结构、组织和性能的金属或合金在不同温度加热后，会发生结构、组织和性能的变化。在较低温度发生回复；温度较高时发生基体的再结晶和晶粒长大。的变化。在较低温度发生回复；温度较高时发生基体的再结晶和晶粒长大。通过回复和再结晶，金属或合金从热力学上不稳定的冷变形状态转变为热力通过回复和再结晶，金属或合金从热力学上不稳定的冷变形状态转变为热力学上较稳定的新的组织状态。学上较稳定的新的组织状

9、态。 随着随着变形量变形量的增大的增大位错密度位错密度不断升高变形储能也增加当达到一定不断升高变形储能也增加当达到一定临界值临界值后变形晶粒将会以某些亚晶或杂质相为核心生长成新的晶粒进而完全消除晶后变形晶粒将会以某些亚晶或杂质相为核心生长成新的晶粒进而完全消除晶粒内部粒内部加工硬化加工硬化这个过程称为动态再结晶。这个过程称为动态再结晶。 所谓所谓动态再结晶动态再结晶是指金属在再结晶温度以上的是指金属在再结晶温度以上的压力加工压力加工过程中形核长大过程中形核长大的过程，它与温度、的过程，它与温度、变形量变形量及变形速率有关。研究结果表明及变形速率有关。研究结果表明:在一定的变形速在一定的变形速率

10、下，温度越高、变形量越大则越有利于动态再结晶的发生率下，温度越高、变形量越大则越有利于动态再结晶的发生2.1 Dynamic Recrystallization (DRX)（2） 热加工过程中的动态再结晶影响变形金属组织和性能，是金属热加工过程中的动态再结晶影响变形金属组织和性能，是金属加工过程中的一个主要的物理冶金学现象。研究动态再结晶的目的是加工过程中的一个主要的物理冶金学现象。研究动态再结晶的目的是寻找变形条件对动态再结晶的影响，研究动态再结晶对组织和性能的寻找变形条件对动态再结晶的影响，研究动态再结晶对组织和性能的影响，为实际生产提供理论指导，满足用户对金属组织和性能的要影响，为实际生

11、产提供理论指导，满足用户对金属组织和性能的要求。求。Fig.2.1 Measured stress-strain curve 0.00.20.40.60.81.01.21.41.6050100150200250应力/MPa应变 =10s-1 850 900 950 1000 1050 1100Fig.2.2 Measured stress-strain curve Fig.2.3 The comparision of two types of hot stress-strain curvesFig.2.4 Typical stress-strain curve with DRX 在热变形过程中

12、，存在着两种类型的热变形应力在热变形过程中，存在着两种类型的热变形应力-应变曲线，如图应变曲线，如图2所示，即所示，即动态回复型和动态再结晶型动态回复型和动态再结晶型。两种应力曲线在极限应力前基本相似，但在超过极。两种应力曲线在极限应力前基本相似，但在超过极限应力后，它们存在着重要的差别，对认识和分析热变形变形抗力曲线有着重要限应力后，它们存在着重要的差别，对认识和分析热变形变形抗力曲线有着重要的意义。它们之间的区别主要表现在：的意义。它们之间的区别主要表现在： 1) 在在变形开始阶段变形开始阶段，应力急剧增加到某个峰值，这时主要是加工硬化占主导，应力急剧增加到某个峰值，这时主要是加工硬化占主

13、导地位。这个阶段两种曲线呈现一致行为。地位。这个阶段两种曲线呈现一致行为。 2) 在在不同的变形条件不同的变形条件，如变形温度不变，增加变形速率，或者降低温度而变，如变形温度不变，增加变形速率，或者降低温度而变形速率不变的条件下。极限应力应变值相对提高，这时表现的是热加工硬化状态形速率不变的条件下。极限应力应变值相对提高，这时表现的是热加工硬化状态在相对加深，达到一个极限值，这个阶段两种曲线呈现相似行为。对动态再结晶在相对加深，达到一个极限值，这个阶段两种曲线呈现相似行为。对动态再结晶形的钢，这个极限应力前已有局部动态再结晶出现，只是整个状态表现为硬化状形的钢，这个极限应力前已有局部动态再结晶

14、出现，只是整个状态表现为硬化状态。态。 而对动态回复型的钢，有少量的动态回复存在与变形体中，但由于动态再结而对动态回复型的钢，有少量的动态回复存在与变形体中，但由于动态再结晶比动态回复型对钢的变形抗力影响效果要强，因此两者趋势一样，但是表现的晶比动态回复型对钢的变形抗力影响效果要强，因此两者趋势一样，但是表现的结果值却有所不同。结果值却有所不同。 3) 峰值应力阶段峰值应力阶段，这时两种曲线有着明显的不同。动态再结晶型曲线很快越，这时两种曲线有着明显的不同。动态再结晶型曲线很快越过峰值区，变形抗力随变形的增加而下降，其原因是根据动态回复机理和动态再过峰值区，变形抗力随变形的增加而下降，其原因是

15、根据动态回复机理和动态再结晶机理，这时由于结晶机理，这时由于动态再结晶和动态回复对钢的软化效果大于热加工硬化峰值动态再结晶和动态回复对钢的软化效果大于热加工硬化峰值区的强化效果，所以总体呈现为软化结果区的强化效果，所以总体呈现为软化结果。而动态回复型曲线的峰值应力随应变。而动态回复型曲线的峰值应力随应变的增加将继续增大，说明基于的增加将继续增大，说明基于动态回复机理的软化效果并未超过热加工硬化的强动态回复机理的软化效果并未超过热加工硬化的强化效果化效果，因此一直呈现为硬化行为。，因此一直呈现为硬化行为。 4) 稳定阶段稳定阶段，低于峰值应力的稳定阶段的出现是动态再结晶型应力应变曲，低于峰值应力

16、的稳定阶段的出现是动态再结晶型应力应变曲线的重要标志。这时的应力越过峰值区后，呈现一种稳态流变应力，随应变的增线的重要标志。这时的应力越过峰值区后，呈现一种稳态流变应力，随应变的增加，应力不变或变化很小，直至达到较大变形量。这时主要是动态再结晶机理起加，应力不变或变化很小，直至达到较大变形量。这时主要是动态再结晶机理起作用，晶粒细小均匀，从而使整个变形容易进行。作用，晶粒细小均匀，从而使整个变形容易进行。 而对动态回复型曲线，表现为最大峰值应力没有降低而是近似于水平发展而对动态回复型曲线，表现为最大峰值应力没有降低而是近似于水平发展行为，随应变的增加，应力稍微有所增加，也进入一种相对的稳定阶段

17、，这行为，随应变的增加，应力稍微有所增加，也进入一种相对的稳定阶段，这时主要是动态回复的软化与热加工硬化处于一种动态平衡状态，是两种机制时主要是动态回复的软化与热加工硬化处于一种动态平衡状态，是两种机制互相制约结果。互相制约结果。 对于动态再结晶型的应力对于动态再结晶型的应力-应变曲线，如图应变曲线，如图2-4所示，有三个标志点应力和所示，有三个标志点应力和应变，应变，和对应的和对应的临界应力临界应力 ，DRX的发生导致应力的降低，但对于多晶材料，当达的发生导致应力的降低，但对于多晶材料，当达到临界应变后，应力并没有立即降低，而是随应变的增加，应力继续增大，当到临界应变后，应力并没有立即降低，

18、而是随应变的增加，应力继续增大，当DRX引起的软化过程与材料内部未再结晶部分硬化过程相平衡的时候，应力达引起的软化过程与材料内部未再结晶部分硬化过程相平衡的时候，应力达到最大值到最大值峰值应力峰值应力 ，对应的应变为，对应的应变为峰值应变峰值应变 。随后随应变继续增加。随后随应变继续增加，应力逐渐降低，当硬化率和软化率平衡的时候，应力达到，应力逐渐降低，当硬化率和软化率平衡的时候，应力达到稳态应力稳态应力 ，为动态再结晶为动态再结晶(DRX-Dynamic Recrystallization)开始的开始的临界应变临界应变ccpps对应的应变为对应的应变为稳态应变稳态应变 。 sQuestion

19、s： （1）Purpose of Studying DRX （2）How to Study DRX？ （3） Contents of DRX Research？ （4）To determine the experimental scheme （1）Why to study DRX? The purpose of studying DRX is to determine the condition of DRX happens. Therefore, DRX can be controlled by technology conditions in production to obtain th

20、e desired microstructure and property of metal. 为了使钢材具有良好的性能，就需要良好的控轧控冷。一般控轧过程有奥为了使钢材具有良好的性能，就需要良好的控轧控冷。一般控轧过程有奥氏体再结晶区轧制、奥氏体未在结晶区轧制以及各种轧制方式的混合使用等方氏体再结晶区轧制、奥氏体未在结晶区轧制以及各种轧制方式的混合使用等方式。这里主要说明低碳钢在奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未在结晶区轧制以及式。这里主要说明低碳钢在奥氏体再结晶区轧制和奥氏体未在结晶区轧制以及在部分再结晶区轧制所得的各种结果。在部分再结晶区轧制所得的各种结果。 只采用只采用在奥氏体再结晶区轧制，

21、得到完全的奥氏体再结晶晶粒在奥氏体再结晶区轧制，得到完全的奥氏体再结晶晶粒。这种情况。这种情况下，其后的铁素体相变过程中，铁素体晶粒优先在奥氏体晶界上形核。所生成下，其后的铁素体相变过程中，铁素体晶粒优先在奥氏体晶界上形核。所生成的铁素体晶粒既有块状（等轴）的，又有分布在原奥氏体晶粒内部呈针状的先的铁素体晶粒既有块状（等轴）的，又有分布在原奥氏体晶粒内部呈针状的先共析铁素体（魏氏铁素体组织）。钢中魏氏组织的形成会降低钢的冲击韧性和共析铁素体（魏氏铁素体组织）。钢中魏氏组织的形成会降低钢的冲击韧性和塑性，因而希望低碳钢的热轧产品中尽量减少以至消除魏氏组织。从再结晶奥塑性，因而希望低碳钢的热轧产品

22、中尽量减少以至消除魏氏组织。从再结晶奥氏体生成的铁素体的重要特征之一是随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按氏体生成的铁素体的重要特征之一是随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按照比例的细化。照比例的细化。 通常的热轧通过形变再结晶可使奥氏体晶粒细化到通常的热轧通过形变再结晶可使奥氏体晶粒细化到2040um。 由其转变后的铁素体晶粒可细化到由其转变后的铁素体晶粒可细化到20um （8级）。为了使铁素体晶粒进一步细级）。为了使铁素体晶粒进一步细化，必需在此基础上再进行奥氏体未在结晶区的控制轧制。化，必需在此基础上再进行奥氏体未在结晶区的控制轧制。 只采用在只采用在奥氏体未在结晶区轧制奥氏体未在结晶区

23、轧制，得到存在均匀变形带的奥氏体晶粒。由，得到存在均匀变形带的奥氏体晶粒。由于有变形带的存在，铁素体不仅在晶界上形核，而且在变形带形核（有人把这于有变形带的存在，铁素体不仅在晶界上形核，而且在变形带形核（有人把这点看成是控制轧制和传统轧制的本质区别）。在变形带上形成的铁素体晶粒细点看成是控制轧制和传统轧制的本质区别）。在变形带上形成的铁素体晶粒细小（小（210um），成点列状析出。从奥氏体晶界生成的铁素体晶粒在奥氏体晶），成点列状析出。从奥氏体晶界生成的铁素体晶粒在奥氏体晶粒的中间互相碰撞时就停止生长，即铁素体晶粒是以伸长了的奥氏体晶粒短轴粒的中间互相碰撞时就停止生长，即铁素体晶粒是以伸长了的

24、奥氏体晶粒短轴尺寸之半中止其生长的。其结果就是突破了单纯细化再结晶奥氏体晶粒而使铁尺寸之半中止其生长的。其结果就是突破了单纯细化再结晶奥氏体晶粒而使铁素体晶粒细化的限度，得到了素体晶粒细化的限度，得到了更细小的铁素体晶粒更细小的铁素体晶粒。 采用在采用在奥氏体部分再结晶区轧制奥氏体部分再结晶区轧制，得到部分再结晶的奥氏体晶粒。部分，得到部分再结晶的奥氏体晶粒。部分再结晶奥氏体晶粒由两部分组成：一部分是再结晶晶粒，另一部分是未再结再结晶奥氏体晶粒由两部分组成：一部分是再结晶晶粒，另一部分是未再结晶晶粒。再结晶晶粒细小，在其晶界上析出的铁素体晶粒也较细小。而未再晶晶粒。再结晶晶粒细小，在其晶界上析

25、出的铁素体晶粒也较细小。而未再结晶的晶粒受到拉长，晶粒没有细化，因此铁素体形核位置相对要少一些，结晶的晶粒受到拉长，晶粒没有细化，因此铁素体形核位置相对要少一些，容易形成粗大的铁素体晶粒和针状组织。所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成容易形成粗大的铁素体晶粒和针状组织。所以从部分再结晶奥氏体晶粒生成的的铁素体晶粒是不均匀的，这种不均匀性对强度影响不太大，但对材料的的的铁素体晶粒是不均匀的，这种不均匀性对强度影响不太大，但对材料的韧性有较大的影响，因此是不希望的。韧性有较大的影响，因此是不希望的。 为了控制轧制过程在所需要的范围进行，得到所需的组织，就必需有相为了控制轧制过程在所需要的范围进行，得到所

26、需的组织，就必需有相适应的生产工艺。要获得特定钢种的最佳生产工艺参数，这就需要了解钢铁适应的生产工艺。要获得特定钢种的最佳生产工艺参数，这就需要了解钢铁的再结晶发生的条件和完全完成条件，以及对钢铁的生产过程中的再结晶较的再结晶发生的条件和完全完成条件，以及对钢铁的生产过程中的再结晶较准确进行预报。准确进行预报。 2.2 Research Method and Contents 对于钢铁的动态再结晶研究，一般采用在热模拟机上进行各种条件下的对于钢铁的动态再结晶研究，一般采用在热模拟机上进行各种条件下的单道次热模拟实验，获得各种条件下的真应力单道次热模拟实验，获得各种条件下的真应力-真应变曲线的数

27、据。对数据进真应变曲线的数据。对数据进行分析处理，计算得出其动态再结晶激活能，以得到行分析处理，计算得出其动态再结晶激活能，以得到Z参数方程。然后在根据参数方程。然后在根据再结晶动力学模型再结晶动力学模型Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程得到不同变形条件方程得到不同变形条件下的动态再结晶分数，再对所得结果关于下的动态再结晶分数，再对所得结果关于Avrami方程进行非线性回归得到动方程进行非线性回归得到动态再结晶的预报方程。态再结晶的预报方程。2.2.1 Experimental Scheme 在在Gleeble 1500热模拟机上进行单道次压缩试验，实验钢化学成分见表热模拟机

28、上进行单道次压缩试验，实验钢化学成分见表2-1，实验工艺见图，实验工艺见图2-5，详细实验工艺见表，详细实验工艺见表2-1。按照图。按照图2-5所示的实验工艺，单所示的实验工艺，单道次压缩实验一共道次压缩实验一共28个试样，所有试样均以个试样，所有试样均以5/s的速度加热到的速度加热到1200，然后，然后保温保温360s，以使其充分奥氏体化，并使合金成分充分溶解，使其在之后的变形，以使其充分奥氏体化，并使合金成分充分溶解，使其在之后的变形过程中析出起到抑制奥氏体再结晶和抑制再结晶奥氏体晶粒长大的作用。然后过程中析出起到抑制奥氏体再结晶和抑制再结晶奥氏体晶粒长大的作用。然后试样以试样以5/s的冷

29、却速度冷却到的冷却速度冷却到800、850、900、950、1000、1050、1100下进行变形下进行变形，变形速度分别为，变形速度分别为0.05、1.0、10、20s-1变变形，总变形，总变形量均为形量均为75%。然后以。然后以2/s的速度冷却到的速度冷却到600再以再以15/s快冷到室温。实验过程中，测量快冷到室温。实验过程中，测量和记录变形过程中的应力和记录变形过程中的应力-应变数据。应变数据。图图2-5 单道次动态热模拟实验工艺单道次动态热模拟实验工艺序号序号数据文件数据文件（试样）编号（试样）编号保温温度保温温度保温时间保温时间S S冷却速度冷却速度/S/S变形温度变形温度变形速度

30、变形速度s s-1-1采采 集集1 12 23 34 4XS-800-0.05XS-800-0.05XS-800-1XS-800-1XS-800-10XS-800-10XS-800-15XS-800-15120012003603605 58008000.050.051 110101515应力应力-应应变变曲曲线线和和数数据、据、冷冷却却过过程程膨膨胀胀曲曲线线和和数数据据5 56 67 78 8XS-850-0.05XS-850-0.05XS-850-1 XS-850-1 XS-850-10XS-850-10XS-850-15XS-850-15120012003603605 58508500.

31、050.051 1101015159 9101011111212XS-900-0.05XS-900-0.05XS-900-1XS-900-1XS-900-10XS-900-10XS-900-20XS-900-20120012003603605 59009000.050.051 1101015151313141415151616XS-950-0.05XS-950-0.05XS-950-1 XS-950-1 XS-950-10XS-950-10XS-950-15XS-950-15120012003603605 59509500.050.051 1101015151717181819192020XS

32、-1000-0.05XS-1000-0.05XS-1000-1 XS-1000-1 XS-1000-10XS-1000-10XS-1000-15XS-1000-15120012003603605 5100010000.050.051 1101015152121222223232424XS-1050-0.05XS-1050-0.05XS-1050-1XS-1050-1XS-1050-10XS-1050-10XS-1050-15XS-1050-15120012003603605 5105010500.050.051 1101015152525262627272828XS-1100-0.05XS-1

33、100-0.05XS-1100-1 XS-1100-1 XS-1100-10XS-1100-10XS-1100-15XS-1100-15120012003603605 5110011000.050.051 1101015152.2.2 Experimental Results 图图2-6 变形速度为变形速度为0.05 s-1 时不同时不同 图图2-7 变形速度为变形速度为1 s-1 时不同时不同温度下应力应变曲线温度下应力应变曲线 温度下应力应变曲线温度下应力应变曲线图图2-8 变形速度为变形速度为10 s-1 时不同时不同 图图2-9 变形速度为变形速度为15 s-1 时不同时不同温度下应力

34、应变曲线温度下应力应变曲线 温度下应力应变曲线温度下应力应变曲线2.2.3 Zener-Hollomon Parameter Equation （1）Peak Strain and Peak StressPeak StrainPeak Stress（2）Deformation Activation Energy将求得的将求得的b和和n值代入，得到热变形激活能为：值代入，得到热变形激活能为： Q=Rnb =375.6432849 J/mol （R=8.3114 J/molK）（3）Zener-Hollomon Parameter Equationn,b的计算见参考书：的计算见参考书：金属低温变形

35、理论与技术金属低温变形理论与技术Qdef-变形激活能；变形激活能；T-变形温度，变形温度，K；-变形速度；变形速度；（4）State Diagram of DRX 由由c和和s可绘制出动态再结晶状态图。计算出在不同条件下的可绘制出动态再结晶状态图。计算出在不同条件下的lnZ值，见值，见表表4-6，可分别做出在应变速率分别为，可分别做出在应变速率分别为0.05s-1、1s-1、10s-1、15s-1时的做时的做出动态再结晶状态图，见图出动态再结晶状态图，见图2-10（a、b、c、d）。图中）。图中A、B、C三个区分别三个区分别表示未表示未动态再结晶区、部分动态再结晶区和完全动态再结晶区动态再结晶

36、区、部分动态再结晶区和完全动态再结晶区。 根据动态再结晶状态图根据动态再结晶状态图2-10(a、b、c、d)可以看出，应变速率在可以看出，应变速率在0.05s-1以以上时，动态再结晶临界应变在上时，动态再结晶临界应变在0.20.4之间，当之间，当Z参数较小时（变形温度高、变参数较小时（变形温度高、变形速度小），临界应变小；当形速度小），临界应变小；当Z参数较大时（变形温度低、变形速度大），临参数较大时（变形温度低、变形速度大），临界应变大。这与前面的分析是一致的。另外，完成再结晶的真应变在界应变大。这与前面的分析是一致的。另外，完成再结晶的真应变在1.01.25之间，相当于绝对压下率之间，相当

37、于绝对压下率6570%之间，因此，之间，因此，X70管线钢在轧制时，应在前管线钢在轧制时，应在前面高温机架尽量增大压下量，后面机架只有绝对压下率小于面高温机架尽量增大压下量，后面机架只有绝对压下率小于25%，即可保证不，即可保证不发生动态再结晶，从而通过轧后快冷细化晶粒。发生动态再结晶，从而通过轧后快冷细化晶粒。 c 应变速率应变速率10s-1 d 应变速率应变速率15s-1 c 应变速率应变速率0.05s-1 d 应变速率应变速率1s-1图图2-10 动态再结晶柱状图动态再结晶柱状图 2.2.4 Dynamic Equation of DRX 动态再结晶体积分数与变形条件的关系一般采用动态再

38、结晶体积分数与变形条件的关系一般采用Avrami方程来表示，即：方程来表示，即： 式中，峰值应变式中，峰值应变p可以在应力可以在应力-应变曲线上对应的峰值应力处得到；而动态再应变曲线上对应的峰值应力处得到；而动态再结晶临界应变结晶临界应变c则可由则可由c=(0.60.85)p计算得到，在这里取计算得到，在这里取c=0.8p。 K,m为回归系数。再结晶体积分数为回归系数。再结晶体积分数 Xdyn和和应变为变量。应变为变量。（2-1）再结晶动力学模型一般采用再结晶动力学模型一般采用Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程，即：方程，即： 对于对于Avrami系数系数n和系数和系数b在不

39、同的变形条件下时不是一个常数，而是与在不同的变形条件下时不是一个常数，而是与变形参数有关。变形参数有关。Johnson-Mehl-Avrami(JMA)方程可以改写为：方程可以改写为：式中，式中， fdyn动态再结晶体积分数，动态再结晶体积分数，% b(Z)和和n(Z)变形参数的变形参数的Z的函数。的函数。 假定达到临界应变假定达到临界应变c时，再结晶体积分数为时，再结晶体积分数为0.5%，稳态应变，稳态应变s对应的对应的再结晶体积分数为再结晶体积分数为99%，上式可改写为：，上式可改写为：（2-2）由以上两式可得：由以上两式可得：代入动态再结晶动力学方程，得到不同变形条件下的动态再结晶分数。

40、代入动态再结晶动力学方程，得到不同变形条件下的动态再结晶分数。 图图2-11 再结晶动力学曲线再结晶动力学曲线- XS-900-0.05 Homework:（1）求动态再结晶动力学模型、柱状图等。）求动态再结晶动力学模型、柱状图等。（2）查资料，如何确定动态再结晶体积分数（实验、计算）？）查资料，如何确定动态再结晶体积分数（实验、计算）？（2） How to Study DRX？ Single pass deformation of metals should be conducted under certain conditions (deformation Temperature, str

41、ain rate and stain) and stain-stress curves should be recorded during tests. Through the shape of stain-stress curves, one can learnIf the dynamic recrystallization occurs or not.()Microstructural Analysis Reference: 关云,李平和,陈庆丰. 变形温度对UL CB 钢动态再结晶的影响. 武钢技术, 45(5): 1518. () Johnson-Mehl-Avrami(JMA) Re

42、ference: 徐光、张丕军著. 金属低温变形理论与技术. 冶金工业出版社,北京，2007: 116137。 （3） Contents of DRX Research？ Reference: C.Devadas et al. The Thermal and Metallurgical State of Steel Strip during Hot Rolling:Part 3. Microstructure Evolution. Metallurgical Transactions A, 1991,22A: 335348.（4） To determine the experimental T

43、able 2.1 Experiment scheme for single pass compression tests试样编号试样编号加热温加热温度度保温时保温时间间min冷却速冷却速度度/s变形温变形温度度变形速变形速度度S-1采采 集集12341020102010201020555555559509509509501104070应力应变曲线和数应力应变曲线和数据据56781020102010201020555555559009009009001104070应力应变曲线和数应力应变曲线和数据据9101112102010201020102055555555850850850850110407

44、0应力应变曲线和数应力应变曲线和数据据5/s1020X5 min5/sDeformation temperature Tstrain rate 10/sFig.2.5 Experiment technology of single pass compression tests3. Static Recrystallization3.1 What Is Static Recrystallization (SRX)3.2 Purpose of Studying SRX 3.3 How to Study SRX3.4 Contents of SRX3.5 To determine the exper

45、imental scheme (homework)5/s970X3 min5/s5/s850,750Keep t(s)淬火,Fig. Experiment technology of double pass compression tests 试样试样编号编号加热加热温度温度()冷却冷却(/s)冷却终冷却终了温度了温度()变形变形保温保温(s)保温终保温终了温度了温度变形变形淬淬火火检验检验采集采集程程度度(%)速度速度(1/s)程度程度(%)速度速度(1/s) 19705850850晶粒度晶粒度 297058500.500.11850晶粒度晶粒度变形参数变形参数 397058500.500.

46、118500.3510变形参数变形参数 497058500.500.13850晶粒度晶粒度变形参数变形参数 597058500.500.138500.3510变形参数变形参数 697057500.500.1750晶粒度晶粒度 797057500.500.11750晶粒度晶粒度变形参数变形参数 897057500.500.1107500.350.1变形参数变形参数 997057500.500.13750晶粒度晶粒度变形参数变形参数 1097057500.500.137500.3510变形参数变形参数 1197057500.500.15750晶粒度晶粒度变形参数变形参数Table Experime

47、nt scheme for double pass compression tests The determination of SRX percentage can be carried out by the method in reference:C.Devadas et al. The Thermal and Metallurgical State of Steel Strip during Hot Rolling:Part 3. Microstructure Evolution. Metallurgical Transactions A, 1991,22A: 335348. 4. CC

48、T Curves4.1 What Is CCT Curves4.2 How to Plot CCT Diagram4.4 To determine the experimental scheme for CCT Plotting (homework)4.3 CCT Diagram Example4.1 What Is CCT Curves CCT曲线为钢的过冷奥氏体连续转变曲线（曲线为钢的过冷奥氏体连续转变曲线（Continuous Cooling Transformation）,它系统地表示冷却速度对转变开它系统地表示冷却速度对转变开始点、相变速度和冷却后组织的影响。始点、相变速度和冷却后组

49、织的影响。CCT曲线是实际生产曲线是实际生产中制定轧制工艺参数、退火工艺制度的重要依据。是金属加中制定轧制工艺参数、退火工艺制度的重要依据。是金属加工组织和性能控制的理论基础。工组织和性能控制的理论基础。 4.2 How to Plot CCT Diagram（1）Hot Simulation Tests 钢钢 种种加热速度加热速度, oC/s5.0冷却速度冷却速度, oC/s0.10.20.51.02.05.010.020.0S5B2Table Test Schedule for Hot Simulation5min5min3min1/s1/s0.05/ /s30/s12001000950

50、Fig. Test TechnologyFig. Metallographic graph for iron and carbon alloy ResultsCooling Rate: 0.05 /s (sample 1) 随着温度的变化，钢铁材料将发生热胀冷缩现象。但随着温度的变化，钢铁材料将发生热胀冷缩现象。但当钢发生固态相变时，常伴随着体积的不连续变化，从而当钢发生固态相变时，常伴随着体积的不连续变化，从而引起热膨胀的不连续变化。因此分析热膨胀现象在研究钢引起热膨胀的不连续变化。因此分析热膨胀现象在研究钢的相变特征方面占有很重要的地位，通过分析热膨胀的变的相变特征方面占有很重要的地位，通

51、过分析热膨胀的变化就可以研究相变的情况。它可用来测定钢在不同温度下化就可以研究相变的情况。它可用来测定钢在不同温度下的线胀系数和不同钢种的各种相变温度。的线胀系数和不同钢种的各种相变温度。 钢中各种组织有不同的热膨胀系数：钢中各种组织有不同的热膨胀系数：奥氏体铁素体奥氏体铁素体珠光体上、下贝氏体马氏体；而比容则恰相反珠光体上、下贝氏体马氏体；而比容则恰相反,是：是：奥氏体铁素体珠光体贝氏体马氏体。奥氏体铁素体珠光体贝氏体马氏体。所以在钢的所以在钢的组织中组织中,凡发生铁素体溶解凡发生铁素体溶解,碳化物析出，珠光体转变为奥氏碳化物析出，珠光体转变为奥氏体和马氏体转变为体和马氏体转变为相的过程将伴

52、随体积的收缩；凡发生铁相的过程将伴随体积的收缩；凡发生铁素体析出、奥氏体分解为珠光体或马氏体的过程将伴随着素体析出、奥氏体分解为珠光体或马氏体的过程将伴随着体积的膨胀。体积的膨胀。1cA3cA1rA3rA膨胀量温度图图8-1 亚共析钢加热和冷却时膨胀曲线示意图亚共析钢加热和冷却时膨胀曲线示意图 临界点的确定临界点的确定 按照按照YB/T5128-93标准规定，膨胀法测定钢的静态临界点时，其加热和冷却速标准规定，膨胀法测定钢的静态临界点时，其加热和冷却速率应低于每小时率应低于每小时200。在不影响测试结果的前提下，为了缩短时间，可以在较低。在不影响测试结果的前提下，为了缩短时间，可以在较低温度时

53、，加快加热速度。为此根据经验，通常在温度时，加快加热速度。为此根据经验，通常在500以下快速加热。以下快速加热。500以上以上以及从奥氏体化后进行冷却时，都严格按照低于每小时以及从奥氏体化后进行冷却时，都严格按照低于每小时200的速率进行，以保证的速率进行，以保证测量精度。测量精度。 从膨胀曲线上确定临界点的方法通常有两种：从膨胀曲线上确定临界点的方法通常有两种：顶点法和切线法顶点法和切线法。顶点法是取膨。顶点法是取膨胀曲线上拐折最明显的顶点作为临界点。这种方法的优点在于拐点明显，容易确胀曲线上拐折最明显的顶点作为临界点。这种方法的优点在于拐点明显，容易确定（如图定（如图9-1所示）。但这种方

54、法确定的临界点并不是真正的临界点，它确定的转所示）。但这种方法确定的临界点并不是真正的临界点，它确定的转变开始温度将比真实的低，而转变结束温度又比真实的高。根据这种方法确定的变开始温度将比真实的低，而转变结束温度又比真实的高。根据这种方法确定的临界点对制定实际的热处理工艺不会带来很大的影响，但对临界点对制定实际的热处理工艺不会带来很大的影响，但对CCT曲线的位置却会曲线的位置却会带来一定的影响。带来一定的影响。 为此，在为此，在CCT曲线测量中一般都采用切线法。切线法是取膨胀曲线直曲线测量中一般都采用切线法。切线法是取膨胀曲线直线部分的延长线与曲线部分的分离点作为临界点（如图线部分的延长线与曲

55、线部分的分离点作为临界点（如图9-2所示）。这种方所示）。这种方法的优点在于它接近真实的转变开始和结束温度。缺点在于分离点的确定法的优点在于它接近真实的转变开始和结束温度。缺点在于分离点的确定带有一定的随意性，因而误差较大。为此在实际测量中需多测几个试样，带有一定的随意性，因而误差较大。为此在实际测量中需多测几个试样，按国家标准规定，两次测量结果相差应小于按国家标准规定，两次测量结果相差应小于7，若超过此值，应进行第，若超过此值，应进行第三次测量。对符合要求的两个数据可任取其一或二者的平均值。三次测量。对符合要求的两个数据可任取其一或二者的平均值。图图9-1 顶点法确定临界点顶点法确定临界点

56、图图9-2 切线法确定临界点切线法确定临界点Cooling Rate: 0.05 20 /s (sample 18)（2）Microstructure Examination Metallograph (sample 12)Metallograph (sample 34)Metallograph (sample 56)Metallograph (sample 78)编号编号工艺工艺组织组织组织百分组织百分数数（%）AF 转变转变 ()AP 转变转变 ()W ( B)转变转变 ()M转变转变 ()加热速度加热速度（/s/s）冷却速度冷却速度(/s)/s)开始开始温度温度结束结束温度温度开始开始温

57、度温度结束结束温度温度开始开始温度温度结束结束温度温度开始开始温度温度结束结束温度温度S5-1F+P，呈带状，呈带状分布分布738608608589S5-2F+P+W(少少量量)，呈带状分布呈带状分布732601601577S5-3F+P+W705599599557S5-45.01.0W(含含B)+F+PF约占约占25674590590553S5-5W(含含B)+F+P647584584553553518S5-65.05.0W(含含B)+P(团团状状)+F(少量少量)P(团状团状)约占约占35609570570552552487S5-7BM（团状）（团状）532421421S5-85.020.

58、0M+BB约占约占5430S5冷却转变组织表冷却转变组织表CSiMnPSCrNiMoCu(1)(1)膨胀曲线膨胀曲线1) 试样制备试样制备 热模拟试验在热模拟试验在ThermecmastorZ热模拟试验机上进行热模拟试验机上进行的。的。试样取自某热轧板厂中间坯，化学成分见表试样取自某热轧板厂中间坯，化学成分见表11-111-1。按。按设备要求将试样加工成设备要求将试样加工成8812mm 12mm 的圆柱形试样。的圆柱形试样。 表表1 试验钢种化学成分。试验钢种化学成分。4.3 CCT Diagram Example 2）试验工艺）试验工艺 所有试样均以所有试样均以5/s的速度加热到的速度加热到

59、1000，保温，保温5min，然后分别以，然后分别以0.05/s、0.1/s、0.2/s、0.5/s、1/s、2/s、5/s 、10/s、20/s、30/s的的速度冷却到室温，记录冷却过程中膨胀量随时间、温度的变化量，并输出时速度冷却到室温，记录冷却过程中膨胀量随时间、温度的变化量，并输出时间间-温度温度-膨胀量曲线。试验工艺示意图如图膨胀量曲线。试验工艺示意图如图1 所示。所示。图图1 试验工艺示意图试验工艺示意图 3）试验结果）试验结果 热模拟试验机记录的膨胀曲线见图热模拟试验机记录的膨胀曲线见图2图图11。图图2 冷却速度为冷却速度为0.05/s的试样的膨胀曲线的试样的膨胀曲线图图3 冷

60、却速度为冷却速度为0.1/s的的试样的膨胀曲线试样的膨胀曲线图图4 冷却速度为冷却速度为0.2/s的的试样的膨胀曲线试样的膨胀曲线图图5 冷却速度为冷却速度为0.5/s的的试样的膨胀曲线试样的膨胀曲线图图6 冷却速度为冷却速度为1/s的试的试样的膨胀曲线样的膨胀曲线图图8 冷却速度为冷却速度为5/s的试的试样的膨胀曲线样的膨胀曲线图图7 冷却速度为冷却速度为2/s的试的试样的膨胀曲线样的膨胀曲线图图10 冷却速度为冷却速度为20/s的的试样的膨胀曲线试样的膨胀曲线图图9 冷却速度为冷却速度为10/s的的试样的膨胀曲线试样的膨胀曲线图图11 冷却速度为冷却速度为30/s的试样的膨胀曲线的试样的膨