在变形条件下的相变.ppt

在变形条件下的相变 5.1 变形后的奥氏体向铁素体的转变 了解不同加工形态的奥氏体向铁素体的转变过程 5.1.1 从再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 铁素体晶粒在奥氏体晶界上生成，一般在晶内不成核。 所生成的铁素体有两种形态： 块状（等轴的）的铁素体 魏氏组织铁素体（针状的）,影响魏氏组织的因素： 化学成分 C% = 0.15 0.5% 最易形成 铌钢普碳钢钒钢 奥氏体晶粒大小 奥氏体晶粒小于5级（大于40m）易于形成 冷却速度 增加冷却速度，促使魏氏组织的形成 另：加快冷却速度可以细化铁素体晶粒，轧后快冷是有利的 前提：以不产生魏氏组织为限 奥氏体晶粒越细，含碳量越低形成魏氏组织的V冷越高 1 所以，为了细化铁素体晶粒，而又不导致魏氏组织形成，必须 使奥氏体晶粒细化。 2,1,随着奥氏体晶粒的细化，铁素体晶粒也按比例地细化 转换比 转变前的奥氏体晶粒直径与转变后的铁素 体晶粒直径之比 实验表明，在奥氏体晶粒细化到 8 9 级以后，转换比接近于 1 1 因此，为了使铁素体晶粒进一步细化，必须在此基础上再进行奥氏体未再结晶区的控制轧制。 2,1,5.1.2 从部分再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 两种情况： 奥氏体再结晶晶粒 晶粒细小，在其晶界上析出的 铁素体也细小 奥氏体未再结晶晶粒 晶粒被拉长，晶粒没有细 化，铁素体形核位置少，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铁素体是不均匀 的，降低了材料的韧性。,如何改善： 在部分再结晶区进行多道次轧制，未再结晶晶 粒承受了较大的变形，晶粒被拉长，晶内出现 较多的变形带，铁素体形核点增多，铁素体晶 粒细化，整个组织的均匀性和性能都能得到改 善。,5.1.3 从未再结晶奥氏体晶粒生成铁素体晶粒 两种情况： 在奥氏体晶界上形成：得到细小的铁素体晶粒 在奥氏体变形带上形成：铁素体晶粒细小（2 10m），成点列 状析出 为了获得均匀细小的铁素体晶粒，关键要得到均匀的变形带 未再结晶区的总变形量小，得到的变形带就少，且分布不均 一般总要大于45% ，铁素体晶粒直径可以小于5m，达到 12 13级 总相同，道次压下率i 越大，变形带越易产生，分布越均匀,前述三种类型的转变综合起来可用图2-39表示 1 转变可分为如下类型： A型：热轧后奥氏体发生再结晶，奥氏体晶粒度5级 魏氏组织铁素体和珠光体 形成魏氏组织倾向：铌钢普碳钢钒钢 B型：热轧后奥氏体发生再结晶，奥氏体晶粒度6级 等轴铁素体和珠光体的均匀组织 铁素体晶核基本上在奥氏体晶界上形成，原始奥氏体 晶粒愈细，转变后的铁素体也愈细。 再结晶型的控制轧制,型：热轧后奥氏体不发生再结晶 1 等轴铁素体和珠光体的均匀组织 未再结晶型的控制轧制 过渡型：热轧后奥氏体发生部分再结晶 两种情况： 奥氏体再结晶晶粒按B型转变成细小的铁素体和珠光体 奥氏体未再结晶晶粒转变成魏氏组织和珠光体 变形量大的奥氏体未再结晶晶粒按型转变成细小的铁素 体和珠光体 变形量小的奥氏体转变成魏氏组织和珠光体,1 2 20,按上述分类，铁素体细化的程度： 型B型过渡型A型 型最细 1 细化晶粒的途径： 采用B型，细化再结晶奥氏体晶粒以获得细晶粒 铁素体 采用型，在奥氏体未再结晶的温度内进行强压 下，生成细晶粒铁素体,图2-41表示不同钢材变形75%时的轧制温度与转变类型 之间的关系。 1 实际生产要想在一道次中达到75%的变形是不可能的。 奥氏体未再结晶区变形累积，经过多道次变形可以达到 75%甚至更大的变形量。 前提：奥氏体未再结晶区的温度区间要大 在含铌、钒、钛等微量元素的钢中易实现 普通的低碳钢要实现型控制轧制困难较大,1,5.2 变形条件对奥氏体向铁素体转变温度A r3的影响 5.2.1 测定变形条件下A r3温度的方法 1. 利用相变过程中材料发生的物理变化来测定 冷却曲线法：相变时因放热使冷却速度变化 膨胀法： 相变时材料体积发生膨胀变化 2. 利用材料组织性能的变化测定 织构法：在铁素体中轧制时产生100、111织构 硬度法：不同区中轧制时材料硬度变化 金相法：用显微镜观察材料是否析出铁素体,5.2.2 变形条件对A r3温度的影响 变形对A r3温度的影响有两种情况 在奥氏体再结晶区变形：奥氏体晶粒细化影响 A r3温度 在奥氏体未再结晶区变形：变形带的产生、畸变能的增加 影响 A r3温度 （称为形变诱导相变） 1加热温度的影响 加热温度越高，原始奥氏体晶粒越粗大， A r3温度就越低 2轧制温度的影响 5 在高温侧，随 T轧， A r3，上升最高达100，达最高点 后随T轧， A r3 如图2-38,3变形量的影响 ， A r3 低温变形时变形量对A r3 的影响较大 6 4冷却速度的影响 V冷， A r3,5 6,5.2.3 相变温度A r3变化对组织结构的影响 铁在铁素体区中的自扩散系数比在奥氏体中高一个数量级 在同一温度下处于铁素体状态晶粒的长大要容易的多 在奥氏体再结晶区变形，由于奥氏体晶粒细化 导致A r3 轧后快冷 铁素体成核率 、晶粒细化 阻止铁素体晶粒过分长大 奥氏体未再结晶区变形，形变诱导相变 导致A r3 由于轧制促进了相变，使铁素体的成核率大大提高，形成 了许多微细的铁素体，而且，F% ，P% ,图2-43示出了珠光体量随轧制温度的变化 5 分为三个阶段： 阶段：相应于A型相变，珠光体团大且数量多 1 随轧制温度的降低而减少 阶段：相应于B型相变，珠光体量变化很小 由于形成了均匀的铁素体+珠光体组织 阶段：相应于型相变，珠光体量有所减少,5.3 铁素体的变形与再结晶 5.3.1 铁素体热加工中的组织变化 铁素体热加工的真应力-真应变曲线 1 与奥氏体热加工的真应力-真应变曲线的最大不同点： 不出现应力峰值 动态软化方式：动态回复与动态多边化 没有动态再结晶 随，铁素体晶粒被拉长，但晶内仍为等轴的亚晶 在稳定阶段亚晶的尺寸与变形量无关 d-1 = a + blogZ 这说明在热加工过程中铁素体的亚晶不断的产生，又不断的原 地消失，位错的增殖速度与消失速度保持平衡,5 6,5.3.2 在变形间隙铁素体发生的组织变化 铁素体在变形间隙将发生静态回复与静态再结晶软化过程 s 时，发生静态回复 s 时，发生静态再结晶 变形量对静态再结晶有影响 st 时，随，再结晶驱动力不断增加，再结晶速度大 大加快 6 st 时，随，静态再结晶速度维持一定。达到稳定阶段 后，位错的增殖速度与对消速度相平衡，再结晶的 驱动力维持恒值 st 流变应力达到稳定阶段时的最小应变量 1,铁素体再结晶后的晶粒大小： 1 st 时，变形量增大再结晶晶粒不断细化 st 时，变形量对再结晶晶粒尺寸的作用 逐渐减弱，直到最后不发生作用。,5 6,5.4 在两相区（A+F）轧制时组织性能的变化 在两相区轧制时奥氏体和铁素体都发生变形 变形奥氏体：铁素体晶粒在变形带和晶界上成核，细小等轴 变形铁素体：晶粒被拉长，晶内产生细小的亚晶，位错密度高 含铌、钒、钛的钢：在低温区形变诱导析出碳化物 两相区轧制，有利于屈服强度增加（析出物增加，铁素体亚