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ST14冷轧钢板热镀锌双相钢高温力学性能及热力学分析

作者: 来源: 日期:2015/11/3 12:13:15

ST14冷轧钢板塑性变形抗力是指在给定的变形条件下,所研究的金属材料能够实现塑性变形的应力。它是表征金属材料塑性加工性能的一个最基本参量,影响变形抗力的因素很多,通常分为两类:内部因素,即材料本身特性,包括金属的化学成分、组织;外部变形条件,包括应力状态、变形温度、变形速度和变形程度等。金属材料的塑性变形抗力是衡量其可锻性能优劣的重要标志,也是设备选择的依据和制定金属材料合理变形工艺的关键。对金属材料的变形抗力规律进行研究,具有重要的学术意义和工程价值,也对金属材料在实际轧制生产中的工艺参数确定有直接的指导作用。本文通过结合Gleeble-3800热/力模拟机研究了变形温度、变形速率、变形程度对C-Mn-Cr系冷轧热镀锌双相钢热变形抗力的影响,并结合Thermo-Calc热力学计算软件研究相组成、不同相合金元素在不同温度下的含量以及合金元素随温度变化而产生的活度变化情况,为C-Mn-Cr系冷轧热镀锌双相钢的开发及其工业实际生产提供参考。

  C-Mn-Cr系冷轧热镀锌双相钢,其化学成分为(质量分数,%):0.06~0.12C,≤0.05Si,1.2~2.0Mn,0.35~0.65Cr,≤0.0015P,≤0.01S,0.02~0.07Als,≤0.0045N。其组织由铁素体和马氏体两相组成,马氏体以细小岛状分布在铁素体晶界上,铁素体晶粒尺寸为10~15μm。硬质相以孪晶马氏体为主,铁素体基体中存在大量位错,位错相互缠结成胞状。实验钢抗拉强度为670MPa,屈服强度为380MPa,伸长率为24%。热模拟实验材料取热轧中间坯料。

  在Gleeble-3800热模拟试验机上采用单道次压缩试验。根据设备及实验工艺要求,采用圆柱压缩试样,试样加工尺寸为φ8mm×15mm。实验过程中,试样以10℃/s的速度加热到1180℃,保温3min使其奥氏体化,然后以10℃/s的冷却速度将试样分别冷至1100、1050、1000、950、900和850℃时变形,压下率为70%,变形速率分别为1、10和30s-1,变形后水淬冷却至室温。

  C-Mn-Cr系冷轧热镀锌双相钢在低应变速率(1s-1)时,从850℃到950℃,在全应变区域内是加工硬化型,1000~1100℃,试样由动态回复型向部分动态再结晶型转变。在变形速率为10s-1、变形温度为900℃时,试样在全应变区域内是加工硬化型。在950℃以上,试样为动态回复型。变形速率为30s-1时,试样在全应变区域内为动态回复型。实验钢热变形抗力随变形速率的增加而增加。并且随变形温度的降低、变形速率的升高,峰值应力增加,而且其所对应的峰值应变向较高应变方向移动。C的活度在铁素体相变前,其活度随温度降低缓慢升高,伴随铁素体相变开始,其活度迅速升高,当铁素体相变结束后继续降低温度,C的活度迅速下降。Fe的活度随温度降低缓慢升高,Si、Mn、Cr的活度随温度变化不大。不同温度条件下渗碳体和M7C3相各合金元素的比例不同,通过高温形变,增加了奥氏体的形变储能,一方面变形使奥氏体晶粒拉长,晶界面积增加;另一方面变形改变了晶界的结构,使原子排列更加无序,导致单位面积的晶界能增加。热变形条件下C、Mn、Cr等合金元素扩散速度大于平衡状态,加快了相组成的重排过程。

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