QSSOD超低碳貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶模型

1、QSSOD超低碳貝氏體鋼動態(tài)再結(jié)晶模型采用CJechfc-3S)0熱欖眾試驗(yàn)機(jī)對Q/OD繪低碳貝氏體鋼進(jìn)打尊溫壓縮變般試軽，研究了該Q550D超低碳貝氐體鋼在變牡溫度次1000-11S0U、應(yīng)變速率為0.010.1衛(wèi)條件下的流變行為.皿建應(yīng)力應(yīng)變耐蜿研究了Q麗帕鋼的動態(tài)再結(jié)晶規(guī)徐并采用碇化率應(yīng)蠻(日J(rèn)曲線較稱確地確定了動態(tài)再結(jié)晶的臨界條件和峰値斥力應(yīng)變.f'JflJAvramj力應(yīng)變曲線Q55W鋼動態(tài)再站晶勸廠第模轡叫結(jié)晶晶機(jī)尺寸模舉和峰備應(yīng)力巧八峰值應(yīng)變牛和臨界應(yīng)變氣與InZ關(guān)第摸型Ml過線性冋H分析it算出Q55OD超低碾貝氏體期變形激活能為356A11JmoL獲得TQS50D超低

2、欣W氏體鋼鬲爲(wèi)荼件卜的說哽應(yīng)力本構(gòu)方fit(32Q550D超低碳貝氏體鋼的流變應(yīng)力方程說變應(yīng)力是用來表示金屬和合金那件必變性能的一牛量基木物理5L其受到料料本身的特性與變形條件的峯響.在賓際的犁性成陋中，材料的濟(jì)變悶力的大小決定了舉性變形過程中所需要載荷的丈小與能耗它的變化在一定裡嗖上和微觀組織變化是相對應(yīng)的.與此同時，材料流變應(yīng)力和宏觀變舉務(wù)故這兩者Z何的鑿數(shù)芙系是運(yùn)用數(shù)值分析法對金屆成形進(jìn)打數(shù)字化仿臺的基本模型.述采聯(lián)系材料成隠時材料動態(tài)響應(yīng)叩熱力參敎的橋梁.金屆的熱成形町看為蛭張墾在應(yīng)力較鳥與大應(yīng)變速率忒屮卜的-種外延.它們N何刖變奉機(jī)制與額化機(jī)制卜分相th質(zhì)以金屬的爛幀時就用高溫皤喪時

3、時n両力-口兩變黃系成索表加鋰削性變冊過程申的凰度與應(yīng)變連率dN佃的關(guān)系町用Zener*HvFIamon恭數(shù)Z卷示怏澗：13UCT=cr（Zh£）式中.Z為Zener-Hollomon參數(shù).它的物理意思是溫度補(bǔ)償應(yīng)變速卓因子.其也含r熱變形過程中變形溫度與應(yīng)變速率兩個控制變址。曠為奇溫流變峰值血力；g為負(fù)應(yīng)變：d為應(yīng)變速半：T為變形溫度：R為氣體常數(shù).0為熱變形激活施.反映材料在熱型性變形時的旌易程度通過對不同的金屈材料熱變形故攔的研究紂到低應(yīng)力狀態(tài)F與髙應(yīng)力狀態(tài)下流變應(yīng)力與應(yīng)變連率Z何可分別用帚折效關(guān)系與折敵關(guān)系衣示,則Z和°服從以F關(guān)系,低應(yīng)力水平低應(yīng)力水平(3-3)Z

4、=Cexp(0C7)冏應(yīng)力水平(3-4)其中.B.C溝為結(jié)構(gòu)因子：n為應(yīng)力指數(shù)：0為應(yīng)變參數(shù)Ha“之問關(guān)系滿足以卜式子=a=卩5(3-5)將式(33)和(3-4)帶入式(?2)可得:在低應(yīng)力水平卜：£=exp-0/心卩)(3-6)在髙應(yīng)力水平下：d-A.cxp(/?CT)cxp-QfRT(3-7)對式(36與(3-7)兩邊分別取對數(shù)得*In(£)=ln(tr)-(2IKT(3-8)In£=in(Z?r)+fla-()IRT(3-9)根據(jù)式(3罰和式(3-9),垠c為蜂值應(yīng)力，半溫度一定時，和分別為In(T-ink和er一Ind曲線的斜卒，采用一元線性回處理,可In

5、cIn£和a-ns的關(guān)系曲線圖,分別如圖31(a)和IV3-1仆)所示。如陽31(b),對它的卿率側(cè)數(shù)取平均值，得0=Q.12264Mp“'；同樣町紂”=526327.對應(yīng)的a=%=0一0233人如-In0，小IpA(a)Incr-1n(b)qIn©國3-1Q550D趙低碗貝氏體詡卞值應(yīng)力勺應(yīng)雯速率的上系圖Selfars和環(huán)血在式(3-6)Fll(3-7)的基礎(chǔ)上提出了一種包含熱變形激活能0和溫度T對應(yīng)所有應(yīng)力的修正的女曲正弦式Arrhenius關(guān)系式,式中A為結(jié)構(gòu)因子。當(dāng)應(yīng)變速率力常數(shù)時.對式(3-10)兩邊取對數(shù)可得如下線性關(guān)系:lnr«ln/ilns

6、inh(aa(3-11)對式(3-11)進(jìn)行微分可得匕Sinr5ln(sinh(ac*)Sinr5ln(sinh(ac*)G)n(smh(acr)(3-12)通過國32ln£-lnsinh(a(r)系曲線圖町得其白線料率從仙求出材料常數(shù)為3.96165,由圖3-3lnsinh«z(7)-1/F關(guān)系曲線1冒，叮側(cè)其直線斜率為1,17323.將其帶入(3-12)式町得Q38643(k"mol).圖3-2Q5501)趙低碳I丿!氏休鋼的Ind與In卜血仗之間的關(guān)系7«$AJ2.1.Ooooooooo(8三.£上£0103 0.1h1 0.0

7、5s10.OLs1(3-13)(3-14)386.43x101/T(3-15)l/T(L04)1%3-3Q5SOD低僕貝氏體詡的lnsinh(acrb1/T之問的關(guān)系求解式(3-10)中的結(jié)構(gòu)因子A：將(3-10)代入式(32)中可得到1Z=*smh(acT)r對式3-13兩邊取“然廿數(shù)可以得到:InZ-inJ+«Insinh(aa)將前而所得的變形激活能代入式(3-2)可得*將不同變形溫廈卜的Q550D趨低礁貝氏體鋼迪變形的應(yīng)變速率常入武(3-15)將得到不同的Z值,再和其對應(yīng)的峰值真應(yīng)力一起帯入式(3-14).繪制出相應(yīng)的InZ-ln卜inh(g)關(guān)系Hl|絨如圖3-14所心可得

8、到ln.4flln別為InZ-Insinh(如)關(guān)系曲線中的截距和伺豐其中In.4=29.395n=4.038.求1/1=5.836x1012lnsinh（«<w）圖3-4Inz-lnsinh（ac7）的關(guān)系將前而求得的心A和&等材料參數(shù)代入式（310）.即可得到Q55OD超低碳貝氏體鋼熱變形的時本構(gòu)方程：£=5.836X10,2sinh（O.O2S3<r）4X>3txexp-386.43*1031RTG16）3一3加工硬化率-流變應(yīng)變（0-£）曲線圖3-5Q55OD超低碳貝氏體例加工置化奉0和應(yīng)變1：的關(guān)系村一定應(yīng)變來說.加丁破化率0為

9、應(yīng)力時應(yīng)變的導(dǎo)數(shù).0=心/<是時應(yīng)一定應(yīng)變條件卜的切線.圖35杲Q55OD絵低碳貝氏休鋼在不同變形溫度H.應(yīng)變速斗為0.05s'時，所對應(yīng)的加工隕化率應(yīng)變（。-£）1札由圖35可知,隨著富度F降時，加工磧化率升高曲線卜所對應(yīng)斜率在動態(tài)再結(jié)晶開始的臨界應(yīng)變£處開始逐漸減小H圣到峰值片處（0=0）.即：俺化半為（）血負(fù)的。值表示加I-做化過程小于軟化過程.所以最小的9值為跟大軟化速帑應(yīng)變£，當(dāng)達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)時,0-£曲線乂逐漸上升到0=0?？赏ㄟ^0-£曲線較粘確的確定升始發(fā)生動態(tài)再結(jié)品的應(yīng)變£,、動態(tài)再結(jié)晶達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)的向變&

10、#163;,和達(dá)到加大軟化率*時的應(yīng)變.動態(tài)再結(jié)晶幵始時的將界應(yīng)芟:a略有效的確運(yùn)仃利于分析釗料熱塑性變妙工藝I分亜些。動態(tài)耳結(jié)歸的臨界應(yīng)變雖通常住&=（0.67出）5屮的-個比例值屮選取。本文通過0_£出1線得到的臨界應(yīng)變、峰值應(yīng)變的值川真比值見表A1J進(jìn)一步確定了發(fā)生動態(tài)再結(jié)品的臨界應(yīng)變與郵值應(yīng)變的比值范國為w:0.691:0.752，平均值為0.729o陰血利用以上方法來判定Q550D超低碗貝氏體鋼耍發(fā)生動態(tài)再結(jié)品的形變條件為T>1050-C桓3-1不同條件下的幅界應(yīng)變和輝值應(yīng)變及其比值丿皿變1率指標(biāo).溫度/£1050110011500.1660.112

11、0.0X930.05s40.240.1490.1I9R£片0.6910.7520.7453.4動態(tài)再結(jié)晶平均晶粒尺寸與/參數(shù)關(guān)系D=JZ*動念禪結(jié)晶品粒平均&粒KJ人小b和Z彗數(shù)町以用（317）式衣示!(3-17)只中：ZZener-Hnllom參數(shù).Z=dcxp（尋；），它的物理意:思是溫度補(bǔ)償應(yīng)變速率；0：變形激涵能：T：變形溫度；R：氣體常數(shù)，R=X.314K)：A、n為經(jīng)驗(yàn)常數(shù)燉(3-17)兩邊収對數(shù)可得：InZ>=InA-nInZ(318)依據(jù)堆小二乘法原理對®式回歸分析得(319)式：hiD-3K660.1X04InZ(R-(1.948R；為相關(guān)性

12、(3-19)則；動態(tài)再結(jié)晶平均晶粒尺寸為;Z)=38662°叫(3-20)ffl3-6所示為Q55OD超低碳貝氏體鋼在熱壓縮時再結(jié)胡平均晶粒尺寸O與z參數(shù)值的然對數(shù)Z間的關(guān)系,結(jié)果顯示,再結(jié)晶平均晶粒尺寸b與z參數(shù)的線性關(guān)系較好。這表示對Q5S0D超低碳貝氏體鋼進(jìn)廳熱壓綸時°當(dāng)形變聲數(shù)即：若Z值在發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的條件范圍內(nèi)時,Z參數(shù)決定苕再結(jié)晶晶粒組織的大小。所以.通過D-ZZ(fiJ的關(guān)系，就可以對Q550D超低碩貝氏體鋼晶粒尺寸的大小進(jìn)行仃效的偵測及控制。圖3-6再結(jié)晶晶柚白尬D%Z參數(shù)的關(guān)系通過品粒尺寸與相對應(yīng)的Z參數(shù)值之何的關(guān)系可得,當(dāng)Z值的不斷增加時,晶粒尺寸反而

13、減小.實(shí)際上.Z勢敵主要是通違影響變形儲存能的大小從而話響動態(tài)再結(jié)晶穩(wěn)態(tài)晶粒尺寸,乙參數(shù)增大，變形儲存能也就上升，從而使動態(tài)再結(jié)晶晶粒得到細(xì)化.若要得到細(xì)小的晶粒組織.則就需耍提高Z值，有兩種方法能提霍/值即：降低變形溫度或者提高向變速牟，以I:兩種廳法都會造成變形抗力的坤大但如采在極其低的溫度卜變形時.就可能造成動態(tài)再結(jié)晶不完全發(fā)生其至是根木不發(fā)生,所以在實(shí)際的惜況卜，Z值的增加必須在能發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的溫度范由內(nèi),通過増加應(yīng)變速率的方式得到.一般悄況卜.熱壓縮變形能得到完全發(fā)生動態(tài)I耳結(jié)鼎并且細(xì)小的品粒組織,就是曲于在較髙的塑性變形溫度內(nèi),利出了人應(yīng)變速串所致-3.5峰值應(yīng)力竹,、峰值應(yīng)變&

14、#163;和臨界應(yīng)變©與InZ的關(guān)系根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)得出鏗值心力s與肆值向變巧.(如圖37)并通過線性冋歸得出牛、勺、£,與InZ的關(guān)系為：<rr相關(guān)性為：0.976(3-21)£r=相關(guān)性為：0.9430-22)Lile=0.83c,可綁：sc=0.02931nZ-0.764(3-23)<>畔值M力cr,*)InZ的興系020-0Ul"a16012-010aoa28III29303132(3-24)能夠左U-25)(3-26)b雎值應(yīng)變jblnZ的斤系3-7Xf值應(yīng)力7八邛值網(wǎng)叟6SInZ的興系3.6再結(jié)晶動力學(xué)模型用Avrami方程來衣

15、達(dá)動態(tài)再結(jié)晶動力學(xué)模她力?Xn=l-exp-0.69引丄門取中：X。為再結(jié)晶百分?jǐn)?shù)，”為常數(shù).Q是再結(jié)品50%的時間.示為:式中:A.叭0為常數(shù).依據(jù)應(yīng)力-應(yīng)變曲線柴確定丸八式中，十與（7：是動念I(lǐng)叫復(fù)過桎中的瞬態(tài)皿力刁穩(wěn)定燉力：與（T：是動態(tài)科結(jié)晶過程中的瞬態(tài)應(yīng)力與穩(wěn)態(tài)應(yīng)力O采用動態(tài)回U時絳值應(yīng)力S近似的代替*'和7%式則我示為（叫CT一十3r（3-27）根辦式（327和圖28及圖2-9的應(yīng)力應(yīng)變曲線訃算出不同溫度及不同應(yīng)査速率F再結(jié)晶50%所需時問.再由式卩25）回歸可得A-O.OO155,B0.793,。72594英相關(guān)性為0.998,則可得心：79S94匕=1.55x10%m“

16、p二一（3-28）R.13.7動態(tài)再結(jié)晶開始時間與溫度關(guān)系（RRT圖）動態(tài)M結(jié)品開始時何r.能粘確的衣示動態(tài)再結(jié)晶發(fā)生的快慢：T=生（3-29）1PP：£為應(yīng)變速率.暫為臨界應(yīng)變.由式（329）可得到Q55OD超低篠唄氏體制的RTT圖如國3-X.半溫度較低時.受溫度渺響較大：而為溫度很髙時.匚對溫度的敏感度則減小.半變形溫度相同時.隨應(yīng)變速率的増加此時臨界應(yīng)變也會增加，（H2力態(tài)傅結(jié)品的幵始時何卻發(fā)生了顯著的縮短：當(dāng)應(yīng)變速率相同時，隨看溫度的升高.此時臨界應(yīng)變反而減小.動態(tài)再結(jié)晶的開始時間也將縮知圖3-8實(shí)釜鋼的RTT曲線対熱慎擬實(shí)驗(yàn)結(jié)來進(jìn)行了線性回0分析，建走了Q550D超低碳貝氏體鋼的流變應(yīng)力箱型和動力學(xué)模型并硏究了其動態(tài)再結(jié)品行為為熱成形工藝的組織演變槌擬捉供了理論基礎(chǔ)：（1）建立了Q550D超低碳貝氏體鋼嶺值流變風(fēng)力本構(gòu)關(guān)系模型，6=5.836xl0,2sinh（0.0233c）""xexp-386.43x10：IRt,并確定了此合金的形變激活能Q為3R6.43KJ/nwL（2）采用0-e圖確定了發(fā)生動態(tài)再結(jié)晶的臨界應(yīng)變與峰值應(yīng)變的比值范圍為£:£f,s0.691:0.752，半均值為0.729.4）利用應(yīng)力應(yīng)變曲得到1Q550D鋼動態(tài)再結(jié)品動力學(xué)模熨為：/72594孔1-exp-0.69%）*，其中