实际生产过程中.doc

实际生产过程中，钢在变形的过程中会产生一定的变形抗力，变形抗力会阻碍塑性变形的发生，因此，实际变形过程中要尽量选择合理的生产参数减小变形抗力的产生。在实际变形过程中可控制的基本变量为应变速率和变形温度，在保证其中一个参数恒定的前提下，我们可以研究另一个参数对变形过程的影响。图3.1为应变速率为10s-1时，通过ORGION软件处理得到的不同温度下实验钢的应力-应变曲线。由图3.1可知，在应变量为0到0.1的范围内，实验钢呈现典型的弹性变形，此阶段金属内部阻碍变形产生升的变形抗力明显增大，随着变形温度的升高，出现了明显的屈服平台，应力-应变曲线呈现为不平稳的状态为波动的曲线，在超过实验钢的弹性极限经过屈服平台之后，在应变量为0.1到0.2的范围内，应力-应变曲线表现为加工硬化形式，加工硬化在加工过程中，由于发生晶粒滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，使金属强度和硬度升高，塑性和韧性降低的现象[14]因此，金属内部阻止金属变形的变形抗力在此过程中呈现明显的上升趋势。在应变量超过0.2时应力-应变曲线表现为典型的动态回复形式，再此过程中金属内部会发生动态回复与动态再结晶的形式与变形过程中产生的变形抗力相平衡，在此阶段应力-应变曲线趋于平缓。 由实验得到的应力-应变曲线图3.可知，相同的变形量下，变形温度高时的变形抗力低变形温度时的变形抗力变形抗力的大小随着变形温度的升高而降低。从金属内部组织来看，这是因为随着变形温度的升高，金属内部的原子动能会逐渐增加，为了降低能量变化的趋势，金属内部位错的活动加剧，促进了位错的滑移和攀移，进而出现更多新的滑移系，这些滑移系使正负位错相互合并，同类位错相互抵消。位错间的这些活动改善了晶粒间的协调性，减少了位错的堆积，使变形抗力减小。此外，温度升高，在位错的滑移过程中，会出现更多位错的消失与重新排列，使变形过程中更容易发生动态回复与动态再结晶，塑性变形过程中产生的加工硬化，能够更好的实现金属的软化。 3.1.2变形温度对X100管线钢显微组织的影响 在材料学的研究领域中，显微组织是金属性能的一个重要特征，它是金属性能内在的体现 国内外对于金属显微组织的研究是金属材料的一个重要领域，到目前为止高级别管线钢X100尚处于研发试制阶段，现有研究表明其组织主要由粒状贝氏体、针状铁素体或下贝氏体和马氏体岛状结构组成。 图3.2为实验钢在变形速率为10s-1时，不同变形温度下的显微组织图片，由图片可以看出，X100管线钢的显微组织是以粒状贝氏体为主要的基体上带有少量的贝氏体铁素体，少量的M/A岛。贝氏体呈羽毛状分布，由于粒状贝氏体含量高，因此，X100较低级别管线钢相比具有更好的强度和韧性过程中超过动态再结晶临界变形量时动态再结晶，将降低。随着温度升高，临界变形量，动态再结晶容易发生。X100管线钢硫元素含量较低，在其熔点温度区间热加工一般不会有热脆现象发生。因此，在X100管线钢的轧制过程中，在符合产品质量的要求前提下，高温区应采用尽可能大变形，从而达到细化奥氏体晶粒的目的。 由图（d）~（f）可以看出不同变形温度为1000℃、1050℃、1100℃时在晶界处，存在未完全长大的晶粒，且晶界并无受到破坏无明显的加工硬化现象，因此可以说明，这些温度下，实验钢的主要软化机制为回复和再结晶且进行的较为完全，与图的应力-应变曲线比较吻合。图（a）和图（f）做对比可以明显的看出，变形温度为850℃时的显微组织为细小的被拉长的粒状贝氏体，而1100℃时为块状结构晶粒更为粗大。这是由于随着变形温度的降低，回复过程将组织内部存在的大量缺陷通过回复过程消除或者减少，铁素体和贝氏体晶粒可以，因此，铁素体和贝氏体晶粒形核数量增多从而细小的晶粒组织，晶粒得到进一步的细化。结合变形温度对X100变形抗力的影响，选取适合的变形温度为1000℃。 3.变形速率对X100管线钢高温力学行为和显微组织的影响 实际生产过程中，在变形的过程中会产生变形抗力，，因此，在材料学中，显微组织是性能的一个重要特征， 3.2.1变形速率对X100管线钢高温力学行为的影响 图3.为变形温度为1050℃℃时不同应变速率下实验钢的应力-应变曲线。 由图3.可见，在变形速率为0.51,5s-1变形量超过0.2时实验钢的应力-应变曲线呈现动态回复的形式，在0.1s-1时呈现明显的动态再结晶形式。 由曲线可知，在相同的变形量以及相同的变形温度下，实验钢的变形抗力随着变形速率的增大而变大。这是由于金属的塑性变形过程中随着位错的消失与重新排列会产生动态回复与再结晶等软化机制。并且，这两种软化机制可以与塑性变形过程中金属产生的加工硬化相互抵制。随着变形速率的增加，位错的移动和产生速率会加快，容易造成位错的堆积，产生加工硬化，增大了金属的变形抗力[。另外，变形