低碳钢铁素体相区变形特性

D0I:10.13374/j.issn1001-053x.2001.03.035 第23卷第3期 北京科技大学学报 Vol.23 No.3 2001年6月 Journal of University of Science and Technology Beijing June 2001 低碳钢铁素体相区变形特性 李龙飞) 杨王玥” 孙祖庆) 王青峰) 1)北京科技大学材料科学与工程学院，北京1000832)新金属材料国家实验室，北京1000833)武汉钢铁公司朝研所，武汉 摘要采用平面应变压缩试验研究了Q235级别低碳钢铁素体相区在550~720℃，应变速率 在5×10~10s'范围的热变形特性.结果表明，在铁素体相区范围，所有流变曲线都观察到了 峰值应力的出现及随后“应力软化”进入稳态的现象，意味着动态回复或动态再结晶的发生，应 变速率越低，形变温度越高，出现应力峰值的临界应变量越小Z参数及应力峰值σ数值计算得 到Q235级别低碳钢平面应变压缩的铁素体热变形激活能为300.4kJ/moL 关键词低碳钢；Zener--Hollomon参数；铁素体；热变形；激活能 分类号TG111.7:TG142.31 自70年代以来，在真空熔炼和区域提纯的 Gleeble22000型热模拟实验机上进行.与单向压 高纯铁)、F钢)及两相区变形的低碳钢啊中已 缩实验相比，其应力、变形及热传导等更接近于 有关于发生铁素体动态再结晶的报道，而且在 轧制状态，而且不存在“鼓肚”问题，其流变应力 文献[13]中提出纯度越高，铁素体动态再结晶 的测定更加方便和精确.在压头与试样之间垫 越容易发生，碳原子对铁素体动态再结晶有阻 人涂有二硫化钼的钽片，以减小摩擦.本实验采 碍作用.然而，文献[5)对普通低碳20钢多道次 用直接加热至铁素体相区保温后变形的热变形 热变形组织演变研究表明，奥氏体向铁素体的 工艺，见图2及表1.利用热膨胀法测得实验材 转变基本完成以后，在合适的条件下继续变形， 料在5℃s的加热速率下的AC为730℃，当加 铁素体晶粒进一步细化；相应组织晶粒取向差 分布的电子背散射衍射(EBSD)研究确切证实 形变过程中铁素体发生了由动态回复向动态再 结晶的转变.本文充分利用铁素体动态再结晶 对组织细化的作用，从基础层次出发，在铁素体 单相区开展对Q235级别低碳钢铁素体动态再 结晶基本规律的系统研究 1 实验过程 图1平面应变压缩试验压头及试样尺寸 实验所用低碳钢为上海宝钢提供的200 Fig.1 Anvils of plain strain compression test and the ge- mm×200mm×40mm连铸连轧中间坯，其化学成 ometry of specimen 分（质量分数，%）为：C0.171,S-0.013,P一 f,5 min 0.017,Si0.09,Mn0.36,Cr0.02,Ni0.03, toet,6,6 dt/dt M C0.01,A10.025,Mo0.01.850-1100℃热 锻成25mm×15mm×1m的棒材，空冷，经机加工 10℃s W.C 得到20mm×15mm×10mm的块状试样. 平面应变压缩实验（如图1所示）在 收稿日期2000-12-27李龙飞男，24岁，硕士 图2热加工工艺示意图 *国家科技部973项目No.G19980615006) Fig.2 Schematic diagram of hot deformation

第 23 卷 第 3 期 2 00 1 年 6 月 北 京 科 技 大 学 学 报 Jo u rn ta fo U . 钾 e均 lty o f s ci e n e e a n d l葱c h n lo o gy B e jl ni g 、 b L 23 N O J J U n e 20 1 低碳钢铁素体相区变形特性 李龙飞 ” 杨王朋 ” 孙祖庆 匀 王青峰 ” 1月匕京科技大学材料科学与工程学院 , 北京 1 00 0 83 2庸金属材料国家实验室 , 北京 10 0 0 8 3 3) 武汉钢铁公司钢研所 , 武汉 摘 要 采用 平面 应变压缩试验研究了 2Q 35 级别低碳钢铁素体相区在 5 -0 72 0 ℃ , 应变速率 在 x5 10 一 、 10 5 一 , 范围的热变形特性 . 结果表明 , 在铁素体相 区范围 , 所有流变曲线都观察到了 峰值应力 的出现及随后 “ 应力 软化 ” 进人稳态 的现象 , 意味着动态 回复或动态再结晶的发生 . 应 变速率越低 ,形变 温度越高 , 出现应力 峰值的临界应变量越小 . 2 参数及应力峰值几数值计算得 到 Q 235 级别低碳钢平面应变压缩的铁素体热变形 激活 能为 30 .4 U 1/ n o L 关 锐词 低碳钢 ; Z e n e r ` H o ll o m o n 参数 ; 铁素体 ; 热变形 ; 激活 能 分 类号 GT l l l . 7: GT 14 2 . 3 1 自7 0 年代 以来 , 在真空熔炼和 区域提纯的 高纯铁 【1] 、 IF 钢阴及两相 区 变形 的低碳 钢 , ,中已 有关于发 生铁素体动 态再结 晶的报道 , 而且在 文献 【1一 3] 中提 出纯度越高 , 铁 素体动态再结晶 越容 易发生 , 碳 原子对铁素体动态再结 晶有阻 碍作用 . 然而 , 文献 5[ 〕对普 通低碳 20 钢 多道次 热变形组织演变研究 表明 , 奥氏体向铁素体的 转变基本完成 以后 , 在合适的条件下继续变形 , 铁素体晶粒进 一步细化 ; 相应组织 晶粒取 向差 分布 的电子背散射衍 射 ( BE S D ) 研究确切 证实 形变过程中铁素体发生 了由动态 回复 向动态再 结晶 的转 变 . 本 文充分利用 铁素体动态再结晶 对组织 细化的作用 , 从基础层 次出发 , 在铁素体 单相 区 开展 对 2Q 35 级别低碳钢铁素体动 态再 结 晶基本规 律 的系统研究 . lG e eb le 20 0 型热模拟实验机 上进行 . 与 单向压 缩实验相 比 , 其应力 、 变形及热传 导等更接近于 轧制状态 , 而且不存在 “ 鼓肚 ” 问题 , 其流变应力 的测定更 加方便和精确 . 在压头与试样之 间垫 人涂有二硫化钥的钮片 , 以减小摩擦 . 本实验采 用直接加热至铁素体相区保温后变形 的热变形 工艺 , 见 图 2 及表 1 . 利用 热膨胀法测得 实验材 料在 5 ℃ s/ 的加热速率 下的 cA , 为 73 0 ℃ , 当加 1 实验过程 实 验 所 用 低碳钢 为上 海 宝 钢提 供 的 2 0 ~ x 2 0 o ~ ` 4 0 ~ 连铸连 轧中间坯 , 其化 学成 分 (质量 分数 , % ) 为 : C 一刁 . 17 1 , S` 刁 . 01 3 , P一 0 , 0 17 , 5 1一刁 . 0 9 , M i l , 一刃 . 3 6 , C r 一刃 . 0 2 , N l一刁 . 0 3 , C u - 习 . 0 1 , lA 一0 . 0 2 5 , M 。 一刁 . 0 1 . 8 5-0 1 1 0 0 ,C 热 锻成 25 r n幻。 x ls r n r n x l m 的棒材 , 空冷 , 经机 加工 得 到 20 ~ xl s r o r o x lo m r n 的块状 试样 . 平 面 应 变 压 缩 实 验 ( 如 图 1 所 示 ) 在 圈 1 平面应变压细试验压头及试样尺寸 F i g . 1 A . 衬肠 of P 】a in , tr a加 加 m p ” . 阳 i o n t . t an d ht e g -e o m e n了 o f s衅c恤 e 。 收稿 日期 2 0 乎1 2 - 2 7 李龙 飞 男 , 24 岁 , 硕士 * 国家科技部 9 7 3 项 目困。 . G z 9 9 8 06 15 0 0 6 ) T 圈 2 热加工工艺示盘圈 F啥 · 2 S e h e m a ict d认 g ar m o f h ot d e fo r ln . 七皿 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2001. 03. 035

226. 北京科技大学学报 2001年第3期 热速率为10℃s时，Ac高于730℃，因此，在所 冷却至形变温度后形变.变形前晶粒平均尺寸 选用的实验温度下材料处于铁素体相区. 如表1所示，形变前晶粒尺寸区别不大，不会对 加热方式有，加热至720℃保温5min后形 形变后的组织产生明显影响 变、加热至700℃保温5min后形变及以5℃s 表1热变形工艺参数 Table 1 Parameters of hot deformation t/℃ (dldr(℃·s-) d/wm tr/℃ 8/s- e/% 5×10-4 50,80 720 21.89±3.74 720 1×10-3,1×10-2 80 1×10-1 80 5×10-4 20,30,50,80 1×10-,1×10-2 30,50,80 20.48±2.28 700 1×10- 30.50,80 1,10 80 5×10-4,1×103 700 650 0 1×10-2,1×10- 80 1×10-3,1×10-2 80 5 600 1×10-,1 80 1×10-3,1×10-2 80 5 20.11±3.37 550 1×10-,1 80 2实验结果及讨论 小，即发生动态再结晶所需临界应变量变小.同 时，流变应力峰值与稳态应力之间的差值也随 2.1应力一应变曲线 之减小，应力下降部分的曲线斜率变小，即动态 形变温度分别为720,700,650,600及 再结晶造成的储存能释放速率变慢.对于出现 550℃时对应不同应变速率的应力一应变曲线 应力基本保持不变的应力一应变曲线来说，有 如图3所示. 类似的情况，即在同一形变温度下，流变应力随 从图中可以看出：在所有试验条件下，变形 着应变速率的降低而降低，达到稳态应力所需 开始后，随着应变量的增加，流变应力先是快速 的临界应变量变小 增加，当应变达到一定程度时，流变应力达到峰 如图4所示，固定应变速率，可以得到形变 值（σm),此时的应变称为临界应变(e),应变量 温度对应力一应变曲线的影响.即在同一应变 继续增加，流变应力出现下降或保持不变.随着 速率下，随着形变温度的升高，应力峰值下降， 应变的增加，由于加工硬化的作用，流变应力本 应力下降部分的曲线斜率变小，应力峰值与稳 应持续增加，但在本实验中却出现了流变应力 态流变应力差值减小，达到出现应力峰所需的 下降或保持不变即应力软化现象.由于本实验 临界应变量变小. 是在铁素体单相区进行的等温压缩变形，出现 2.2 Zener-Hollomon参数及铁素体热变形激 应力软化现象的原因只能是发生了动态回复或 活能 动态再结晶。一般认为动态再结晶的软化作用 Zener-Hollomon参数就是综合描述在热加 明显，开始时能引起应力下降，继而，软化作用 工过程形变温度及应变速率等影响的一个重要 与加工硬化相平衡，应力基本保持不变，达到稳 参数，一般可表示为： 态阶段；动态回复的应力软化作用不如动态再 Z=&exp(Q/RT) (1) 结晶，只能使流变应力基本保持不变.随应变继 式中，为应变速率，Q为表观形变激活能（和应 续加大引起曲线尾部的略微上翘是由于压头与 力几乎无关)，R为气体常数，T为形变热力学温 试样之间的摩擦所致. 度.在热加工过程中应力一应变曲线的应力峰 对于出现应力下降的应力一应变曲线来说， 对应的峰值应力σ随Z而改变，所以Z又可以 在同一形变温度下，流变应力随着应变速率的 表示为σ的函数.在高应力和相对低的形变温 降低而降低，出现应力峰所需的临界应变量变 度条件下，Z与om的函数关系可用下式表示：

一 22 6 - 北 京 科 技 热速率为 1 0 ℃ /s 时 , A c , 高于 7 30 ℃ , 因此 , 在所 选用 的实验 温度下材 料处于铁 素体相 区 . 加 热方式有 , 加 热至 7 20 ℃ 保温 5 m in 后形 变 、 加热 至 7 0 ℃ 保温 s m in 后形 变及 以 5 ℃ s/ 大 学 学 报 20 01 年 第 3 期 冷却 至形变温度后 形变 . 变形前 晶粒平 均尺 寸 如表 1所示 , 形变 前 晶粒尺寸 区别不大 , 不会对 形变后 的组 织产生 明显影 响 . 表 1 热变形工艺参数 l h b】e 1 P a r a . 吐 e招 o f h o t d e fo r 刃口翻it o n t : /℃ (训d幻(/ ℃ · s 一 1 ) 峨 /娜 几 , /℃ 云s/ 一 , s x l o 一` l x l o 一 3 , l x l o 一 2 l x 10 一 , 5 x 10 一 4 l x 1 0 一 , , l x l o 一 2 l x l o 一 , l , 10 e 了% 5 0 , 80 一 ROU ù只U 2 1 . 89土3 ` 7 4 7 20 2 0 , 30 , 50 , 80 ēUO 一匕城, 一508 匕了 0 , ù 几甘jl U 20 . 4肚2 . 2 8 7 00 s x l o 一4 , l x l o 一 2 , l x l o 一 3 l x 10 一 , 2 0 . 11士 3 . 3 7 5 50 l x 10 一 3 , l x l o 一 2 l x l o 一 , , l l x 10 一 3 , l x l o 一 2 l x l o 一 , , 1 2 实验结果及讨论 .2 1 应 力一应变曲线 形 变温度 分别 为 720 , 7 0 , 6 50 , 6 0 及 5 0 ℃ 时对应不 同应 变 速率 的应 力一应 变 曲线 如 图 3 所示 . 从 图 中可 以 看出 : 在所有试 验条件下 , 变形 开始后 , 随着应 变量 的增加 , 流变应力 先是快 速 增加 , 当应变 达到一定程度时 , 流变应力达 到峰 值 ( 氏 ) , 此时 的应变称 为临界应变 ( mB ) , 应变量 继续增加 , 流 变应力 出现下降或保持不变 . 随着 应 变的增加 , 由于加工硬化 的作用 , 流变应力本 应持续增 加 , 但在本实验 中却 出现 了流变应力 下降或保 持不 变 即应力 软化现象 . 由于本实验 是在铁 素体单相 区进行 的等温压缩变形 , 出现 应力 软化现象的原 因只能是发生 了动态 回复或 动态再结 晶 . 一 般认为动 态再结晶的软化作用 明显 , 开始 时能 引起 应力下 降 , 继而 , 软化作用 与加工硬化相平衡 , 应 力基本保持不变 , 达到稳 态 阶段 ; 动 态 回复 的应力软化作 用不如动态再 结 晶 , 只能使流变应力 基本保持不变 . 随应变继 续加大引起 曲线 尾部 的略微上翘是 由于压头 与 试 样之 间的摩擦所致 . 对于出现应力下降的应 力一应变曲线来说 , 在 同一形 变温度下 , 流变应力 随着应 变速率 的 降低 而降低 , 出现应力 峰所需 的临界应 变量变 小 , 即发生动态再结晶所需 临界应变 量变小 . 同 时 , 流 变应 力峰值与稳 态应力 之间 的差值 也随 之减小 , 应力下降部分 的曲线斜率变小 , 即动态 再结晶造成 的储存 能释放速 率变慢 . 对 于出现 应 力基本保持不 变的应力一应变 曲线来说 , 有 类似 的情况 , 即在伺一形变温度下 , 流变应力 随 着应变速率 的降低 而降低 , 达到稳态应力所需 的临界应变量变小 . 如 图 4 所示 , 固定应变速率 , 可 以得到形变 温度对应力一应 变 曲线 的影 响 . 即在 同一应变 速率下 , 随着形 变温度 的升高 , 应力峰值下 降 , 应 力下降部分 的曲线斜率变 小 , 应 力峰值与稳 态流变应力差值 减小 , 达到 出现应 力峰所需 的 临界应变量变 小 . .2 2 Z e n e r . H o l】o mo n 参 数 及 铁 素体 热 变 形 激 活能 Z e en r 一 H of l o m o n 参 数就是综合 描述在 热加 工过程形变温度及应变速率等影响的一个重要 参 数 , 一般可表示 为 : Z = 宕e x P( g 仄乃 ( l) 式 中 , 亡为应变 速率 , Q为表 观形变激 活能 (和 应 力 几乎无关 ) , R 为气 体常数 , T 为形 变热力学 温 度 . 在热 加工过程 中应 力一应 变曲线 的应力 峰 对 应的峰值应力氏 随 Z 而改变 , 所 以 Z 又 可以 表 示为氏的 函数 . 在 高应力 和 相对 低 的形变 温 度条 件下 , Z 与am 的 函数关系可用下 式表示 口, :

VoL23 No.3 李龙飞等：低碳钢铁素体相区变形特性 ◆227· 200 (a) 720℃ 400 (b) 700℃ 10s1 1×10's 150 300 181 1×10-2s1 1×101s edw/o 100 T×10g: 5×10+g1 edwjo 200 1×10-2g1 50 1×10s1 100 5×10-g-1 0 0 0.40.8 1.21.62.0 0 0.4 0.81.21.62.0 250 650℃ 450 1×10-1s1 d 60001g÷ 200 1×102g1 350 1×10-1s 1×102gl 150 1×10-3s1 250 100 5×10s1 edW/o 1×10g 150 50 0 50 0 0.40.81.2 1.62.0 0 0 0.40.81.21.62.0 e 600 550℃ 500 1s- 1x10s3 400 1×102s1 edw/o 300 1×103s 图3固定形变温度时，不同应变速率下变形的流变曲线 200 Fig.3 Effects of strain rate on stress-strain curves 100 0 0 0.4 0.81.21.6 2.0 350 a 400 「b) 550℃ .550℃ 300 600℃ 250 600℃ 200 650℃ 650℃ 二700℃ 一700℃ 720℃ 100 720℃ % 0.40.8121.62.0 0 0 0 0.4 0.81.21.62.0 图4固定应变速率，不同温度条件下的流变曲线.(a)=1×103g'；b)=1×102s Fig.4 Effects of deformation temperature on stress-strain curves Z=B exp(Bom) (2) 峰值om如表2所示，Z与om相对关系如图5所示. 其中B,B均为常数 显然，形变温度越低，应变速率越高，都提高了 利用在不同形变温度、应变速率条件下获 Z参数，同时，峰值应力o也较高.相反，变形温 得的不同m值，联合式(1)和(2)，通过数值计算 度高，应变速率低，降低了Z参数，动态再结晶 方法，可计算出2，B及B的值2经计算，本试验 容易发生.Sellars在热扭转实验中得到的两种 铁素体形变激活能2=300.38kJ/mol,常数 高纯铁的铁素体形变激活能均为280kJ/mol, B=6.60×10"s1,B=0.03342.不同形变温度、应变 而Jonas利用数值计算的方法得到一种F钢和 速率条件下变形时的Z值及相应流变曲线应力 一种低碳钢（含0.048%C(质量分数）)的铁素体

V b L2 3 N 0 . 3 李龙 飞等 :低 碳 钢铁素 体相区变 形特 性 . 22 , . 72 0℃ l x l o 一 , s 一 , l x l o 一2 5一 , 7 0 0℃ 10 5 一 1 、 ~ ~ - 口 一甲 一 1 5一 l l x l o 一 1 5一 l 0 一画曰汀甲 4 f内`J 霆 月 O 一 3 5 一 , s x l o 一 4 5一 , 目 髦 l x 10 一 2 5 一 l 一一l 一 x l o 一 3 5一 l 一- . . . 口. . 口 s x l o 一 4 5 一 n ù no ó今Uù. 0 甘工ō ō`二, . 几. 0 ` 0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 . 0 0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 . 0 一” ēù“ 0 ō、甘. ù以一 4 曰几`1 6 5 0℃ l x l o 一 1 5一 l l 减 1 0 一 2 5 一 l l x l o 一 3 5 一 l 霆 一卜日廿附附 ù U0 ó j `, 曰nU工t ,二, 目 一” à几U 一1 . ù ó以、 曰 s 几. x l o 一 4 5 一 l n ù ùù 咤U 甘 ó芝飞 0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 . 0 6 2 0 吮` 、且 l R e à 0 4 0 O 卜 0 爪刃 5 50 ℃ 口 髦 1 5 一 l 1衫 10二, s 一 , l x l o 一2 5 一 , 1业9 3 5一 l 图 3 固定形变温度时 , 不同应变速率下变形的流变 曲线 F ig . 3 E月er c st o f s t r a in r a t e o n s t r e 忍卜刁t r a in e u yr 韶 nUù”n甘n 00 ù 0 一ùUC 6 0 `曰 4 内, à`, l 0 . 4 0 . 8 . 2 1 . 6 2 . 0 陋济叮盯七卜 0 泛飞色目 5 5 0 ℃ 尸户产 一 6 0 ℃ 夕声产一 6 5 0℃ 5 5 0℃ . 一币 o ℃ 陌 . 旷 7 0 0℃ 7 2 0℃ 6 5 0℃ 碑口沪 尸 . ~ 一一 . . . 户 7 . . . . ` . . . . . . . . 0 ℃ . . ~ .一 72 0 ℃ 0 ù、曰 山芝飞招 0 6 e一万戈一万范一万范一万指一1 ! 0 0 0 . 4 0 . 8 1 . 2 1 . 6 2 . 0 图 4 固定应变速率 , 不 同温度条件下的流变曲线 . a( 卜lx 10 一 3 5 一 , ; ( b )加lx 10 一 , s 一 , iF .g 4 E fe cst of d e fo 他 a iot n et m eP ar ut er on , t代 s卜召 t r a恤 cu Vr eS Z 二 B e x P留氏) (2 ) 峰值 am如表 2 所示 , Z 与` 相对关系如图 5 所示 . 其 中B, 夕均 为常数 . , 显然 , 形变温 度越低 , 应变速率越 高 , 都提高 了 利用在 不 同形变 温度 、 应变 速率条件下 获 z 参数 , 同时 , 峰值应力氏也 较高 . 相反 , 变形温 得 的不 同氏值 , 联合式 l( )和 (2) , 通过数值计算 度 高 , 应变 速率低 , 降低 了 z 参数 , 动态再结 晶 方法 , 可计算 出 Q刀及刀的值 12,61 . 经计算 , 本试验 容易发生 . se n ar s 在 热扭 转实验 中得 到的两种 铁 素 体 形 变 激 活 能 Q 一 3 0 3 8 kJ 加ul , 常 数 高纯铁 的铁素 体形变激 活能均为 2 80 U m/ 0 1 `l] , =B .6 60 、 10 , s 一 ’ , 户。 . 0 3 3 42 . 不 同形变温度 、 应变 而 J oan s 利用 数值计算 的方法得到一种 IF 钢和 速率条件下 变形 时的 Z 值及相应 流变 曲线应力 一 种低碳钢 ( 含 .0 0 48 % (C 质量 分数 ” 的铁素体

228 北京科技大学学报 2001年第3期 46 形变激活能（圆柱试样热压缩实验），分别为400 g 和335kJ/mol阿.本实验即Q235级别低碳钢在平 40 面应变压缩试验中得到的铁素体形变激活能与 36 文献[1,6]报道的这3种激活能数值上的差异， 32 其原因可能是由于碳含量、合金元素含量等化 学成分不同，以及不同的形变方式对激活能产 28L 0 200 400 600 生一定的影响所造成的 /MPa 图5热加工参数Z与应力峰值0的关系曲钱 3结论 Fig.5 Relationship between Zener-Hollomon parameter and the peak flow stress a (1)Q235级别低碳钢铁素体相区平面应变 表2不同形变温度、应变速率条件下的Z值 压缩试验结果表明，在550-720℃及10-50s应 Table2 Zener parameter at different temperature and 变速率范围内，都观察到了流变曲线上峰值应 gt女ain rare 力的出现及随后“应力软化”进入稳态的现象， /℃ 的1 a_/MPa Z/s 意味着铁素体动态回复或动态再结晶的发生， √ 531.1 1.163×109 (2)本实验所用Q235级别低碳钢铁素体热 1×10-1 444.2 1.163×10W 550 变形激活能为300.4 kJ/mol. 1×10-2 351.1 1.163×107 1×10-3 302.4 1.163×106 参考文献 1 428.2 9.408×10" 1 Glover G,Sellars C M.Recovery and Recrystallizaiton 1×10- 344.2 9.408×106 during High Temperature Deformation of a-Iron.Metall 600 1×10-2 304.7 9.408×10 Trans,.1973,4(3:763 1×10-3 192.3 9.408×104 Najafi-Zadeh A,Jonas JJ,Yue S.Grain Refinement by 1×10 239.6 9.997×10 Dynamic Recrystallization during the Simulated Warm- 1×10-2 179.3 9.997x104 Rolling of Interstitial Free Steels.Metall Trans A,1992, 650 1×10-3 129.4 9.997×10° 23A(9):2607 5×104 101.4 4.998×10 3 Tsuji N,Matsubara Y,Saito Y.Dynamic Recrystallization 10 366.1 1.337×101” of Ferrite in Interstitial Free Steel.Scri Mater,1997,37 (4):477 314.1 1.337×106 4 Wang R Z,Lei T C.Dynamic Recrystallization of Ferrite 1×10~ 232.5 1.337×101 700 in a Low Carbon Steel during Hot Deformation in(F+A) 1×102 151.1 1.337×1014 Two-Phase Range.Scri Metall Mater,1994,31(9):1192 1×10- 109.6 1.337×10 5杨王玥，胡安民，齐俊杰，等.低碳钢多道次热变形中 5×104 97.5 6.687×1012 的应变强化相变与铁素体动态再结晶。金属学报， 1x10-1 174.9 6.331×104 2000,3611):1192 1×10-2 122.2 6.331×10 720 6 Barnett M R,Jonas J J.Distinctive Aspects of the Physical 1×103 93.4 6.331×102 Metallurgy of Warm Rolling.ISIJ Inter,1999,39(9):856 5×10-4 87.6 3.165×102 Deformation Characteristics of a Plain Carbon Steel in Ferrite Phase Range LI Longfei,YANG Wangyue,SUN Zuqing",WANG Oingfeng 1)Material Science and Engineering School,UST Beijing,Beijing 100083,China 2)The State Key Laboratory for Advanced Metals and Materials, Beijing 100083,China 3)Steel research institute,Wuhan steel iron corperation,Wuhan,China ABSTRACT The hot deformation characteristics of Q235 class low carbon steel were investigated by plane strain compression test within the temperature range between 550C and 720C,i.e.ferrite phase range,with a strain rate range of 5x10s to 10s-.The experimental results'show that,in the ferrite phase range,the flow

一 22 8 . 北 京 科 技 大 学 学 报 2 0 1 年 第 3 期 形变激 活能 (圆柱试样热压缩实验 ) , 分别为 4 0 和 3 35 U m/ 01 16 . 本 实验即 Q 2 35 级别 低碳钢在平 面应变压编试验中得到的铁素体形 变激活能与 文献 【1 , 6] 报道 的这 3 种激活能数值上 的差异 , 其原 因可 能是 由于碳含量 、 合金元 素含量等化 学成分不 同 , 以 及不 同的形 变方式对激活能产 生一定的影 响所造 成的 . 46028362 冈一d 口留M P a 圈 5 热加工今教 z 与应 力峰值几的关系 曲幼 - F贻.5 R e l a Uo . 施加加幻即 en eZ n e -r 刀o[ 1 0刃口。 . aP ar ln e t e r a n d ht e ep a k n . 砰 . 它到. . ` 表 2 不 同形变温度 、 应变速率条件下 的 Z 值 、 b l e Z z 冶n er aP ar m e et r at d映咖 t et 口 eP ar et er an d s t r a i n ar 碑 t/ ℃ 习s 一 , 习M P a 5 3 1 . 1 4 44 . 2 3 5 1 . 1 3 02 . 4 4 28 . 2 34 4 . 2 30 4 . 7 19 2 . 3 23 9 . 6 17 9 . 3 12 9 . 4 10 1 . 4 跳 一 , 1 l x l o 一 l l x l o 一 2 l x l o 一 3 l x l o 一 盛 l x l o 一 2 l x l o 一 3 l x 10 一 1 l x l o 一 , l x l o 一 3 s x l o 一 4 1 . 16 3 x 10 , 9 1 . 16 3 城 10 , . 1 . 16 3 x 10 17 1 . 16 3 x l 0 1` 9 . 4 0 8 x l 0 1, 9 . 4 0 8 x l 0 , 6 9 . 4 08 x 10 , , 9 . 4 08 x l 0 14 9 . 9 97 x l 0 1, 9 . 9 97 x l 0 ,4 9 . 9 7 x 10 , J 4 . 9 98 x l 0 ,3 1 0 366 . 1 l . 3 37 x l 0 ,, 1 l x l o 一 1 l x l o 一 2 l x l o 一 3 5 x 10 一 4 l x l o 一 l l x l o 一 2 l x l o 一 3 s x l o 一 4 3 14 . 1 232 . 5 15 1 . 1 109 . 6 9 7 . 5 174 . 9 122 . 2 9 3 . 4 8 7 . 6 1 . 3 37 x 10 1。 1 . 3 37 x l 0 ,, 1 . 3 37 x 10 14 1 . 3 3称 10 ,3 6 . 6 87 x 10 ,2 6 . 3 3 1 x l 0 ,4 6 · 3 3 1 x l 0 13 6 · 33 l x l 0 12 3 . 16 5 x 10 12 3 结论 ( 1) 2Q 35 级别 低碳钢铁素体 相 区平 面应 变 压缩试验结果表明 , 在 5 50 一 7 20 ℃ 及 10 一 50 5 一 ` 应 变速率范 围内 , 都 观察到 了 流变 曲线上 峰值应 力的 出现及随后 “ 应力软化 ” 进人稳 态 的现象 , 意味着铁素体 动态 回复或动态 再结 晶的发生 . (2 ) 本实验所用 Q 2 35 级别低碳 钢铁素体 热 变形激活能为 3 0 .4 U /m .ol 参 考 文 献 1 G lvo e r G , S e ll asr C M . 助 e o v e yr a n d 助 c即 s at ll iaz l t o n d u r 运g H i gh eT m P e r at u r e eD fo n n at 1on o f a- 1or n . M aet n 肠即s , 197 3 , 4 ( 3 ) : 7 6 3 2 N aj a if . Z a d e h A , l o n as J J , 丫仙. S . G拍 I n eR if n e r n e n t by yD n am i e R e c yr s at l li atZ i on d u ir n g ht e Si m u l aet d W址In · oR l li n g o f I n t e sr t l t lia F er S et l s . M e at ll rT 山” A, 1 99 2 , 23 A ( 9 ) : 2 60 7 3 ST uj 1N , M a st u b晚 丫 Siat o 丫 D y n aJ 叮i c 砒 c尽ast lli az tl on o f F e州t e in nI et r s ti t i a l F er e Set e l . S icr M at e丸 19 97 , 3 7 (4 ) : 47 7 4 W面g R Z , L e i T C . D y n axn i e eR c yr s at ll l刀 at ion o f F e币et i n a oL w C alr 比n S et l d u r l n g H ot eD fo n n at i o n i n ( F + A ) , p四 0 一 hP 姗 R an ge . S c ir M e at ll M at e r, 199 4 , 3 1(9) : 1192 5 杨王 明 , 胡安 民 , 齐俊杰 , 等 . 低碳钢 多道次热变形 中 的应变 强化相变 与 铁素体动态再结晶 . 金属学报 , 2 0() 0 , 36 ( 11) : 1 19 2 6 B ame t M R, OJ asn J J . D ist in ct iVe A s P e cst o f ht e Phy s i e al M e ta l l u雄万 o f w 泣 m OR ll ign . 15 1 nI te r , 1999 , 39(9 ) : 856 D e fo n n at i o n C h a r a C t e r i s it C S o f a P l a i n C a ht o n S t e e l in F e r it e P h a s e LI L o n娇1), YA N G 肠 ” 幻闷` 1气S〔刀V uZ q i脚尹 , 环月刀召 Qi n ’gfe 心 , 1 )M at e ir al S c i e n c e an d E n咖 e e血 9 S c h o L U S T B e ij加 g , B e ij in g 10() 0 8 3 , ch ian 2) T七e s at e K ey L a bo ar t o 汀 for A vd acn e d M e at l s an d M 的幼a l氏 B e ij l gn 1 0 0 0 8 3 , C h in a 3 ) S忱l 比s e ar e h in s tltU t e , W u b皿 etS e l & 如 n c o卿’rat 1 o n , 节几由叭 C h j n a A B S T R A C T T h e h ot de fo mr iat on e h ar a e et ir s it e s o f Q2 3 5 e las s l ow e ar b on s et e l w er i n v e st lg a t e d by Pl ane str a i n e o m Pr e s s ion t e st w iht in ht e t e m Pe r a trU e r an g e b e wt e en 5 5 0℃ 曲d 7 2 0℃ , i . e . 企币t e Ph as e 扭昭e , w iht a str a in r a t e r an g e of s xl o 一 4 5 一 , ot 1 0 5 “ ` . T五e e x ep ir m e ant l er s u lt s ` hs ow ht a t , in het fe 币et Ph a s e r an g e , het n ow

Vol,23 No.3 李龙飞等：低碳钢铁素体相区变形特性 ·229· wstresses of strain-stress curves gradually increases to a peak followed by a strain softening and then a steady state at high strain,indicating that dynamic recovery or dynamic recrystallization occurs in the steel.The slow- er the strain rate,and/or the higher the deformation temperature,the smaller the strain corresponding to the peak stress.The hot deformation activation energy (of the steel tested is calculated to be 300.4 kJ/mol from the values of Zener-Hollomon parameters and peak stresses. KEY WORDS Low carbon steel;Zener-Hollomon parameter;ferrite;hot deformation;activation energy 米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米米 Corrosion Fatigue Behavior of Duplex Stainless Steel in 3.5%Sodium Chlor- ide Solution Abubakir S H,WU Yinshun,DING Baofeng,LI Jiuqing,CAO Bei Material Science and Engineering School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Abstract:The corrosion fatigue behavior of duplex stainless steel (DSS)was studied at different cyclic stress levels in 3.5%NaCl (mass fraction,so as the follows)solution(pH=7)at 50C.The results showed that DSS was susceptible to pitting corrosion and corrosion fatigue.Both intergranluar corrosion cracking and transgranlular corrosion cracking initiated at the bottom of pitting ho- les.Furthermore,the corrosion fatigue properties of DSS in 3.5%NaCl solution may be relatived to complex electrochemical and mechanical coupling effects between the three phases(austenite,ferrite and martensite),where martensite and ferrite were anodic in the corrosion cell and could be prone to cracking under certain condition. Key words:corrosion fatigue;duplex stainless steel;sodium chloride solution [From Journal of University of Science and Technology Beijing,2001,8(2):133] Behavior of Non-metallic Inclusions in Centrifugal Induction Electroslag Castings CHEN Xichun,FU Jie,ZHOU Deguang,XU Weiguo Metallurgy School,University of Science and Technology Beijing,Beijing 100083,China Abstract:In order to know the behavior of non-metallic inclusions in centrifugal induction electroslag castings(CIESC),non- metallic inclusions in 5CrMnMo and 4Cr5MoSiVl were qualitatively and quantitatively analyzed.The largest size of inclusions in the casting and the thermodynamic possibility of TiN precipitation in steel were also calculated.The results show that sulfide inclusions are evenly distributed and the content is low.The amount of oxide inclusions in CIESC 4Cr5MoSiv1 steel is close to the ESR steel and lower than that in the EAF steel,and there are some differences along radial direction.Nitride inclusions are fine and the diameter of the largest one is 3-4um.With the increase of the centrifugal machine's rotational speed,the ratio ofround inclusions increases and the ratio of sharp inclusions decreases.According to the experiment and the calculation results,it is poin- ted out that the largest diameter of non-metallic inclusions in the CIESC 4Cr5MoSiV1 casting is only 6.6 um,and N%][i]in 4Cr5MoSiVI steel should be controlled less than 4.4x10in order to further reduce the amount and size of TiN inclusions. Key words:centrifugal induction electroslag casting;non-metallic inclusions;4Cr5MoSiVI steel;5CrMnMo steel;TiN precipi- tation [From Journal of University of Science and Technology Beijing,2001,8(2):91]

V b l 一 2 3 N O J 李龙飞 等 : 低碳钢 铁素 体相 区变 形特性 一 22 9 . w srt e s s e s o f srt a让-l srt e s s c rvu e s g ra d us lyl nic re a s e s to a P e ak fo ll ow e d 妙 a s t a ni s o ft e ni n g na d th e n a ets a yd s公妓e at ih hg srt a ni , i n di c at 吨由a t dy n a m 1 c er c vo e yr or dy n am ic er c yr s alt 11乙眺 lon oc c u了s in het set el . Th e sl o 、 v . er ht e s tr a i n art e , an d/ o r het hi hg e r ht e de fo n n iat on t e m ep r a t 址 e , het sm al er het s扛a in c o n ℃ s加n d in g ot het p e ak setr s s . T七e h ot de fo n n iat on a c t i v at ion e n e珑守 ()Q o f 俪 set e z et set d 1 5 e a lcu l aet d ot b e 3 0 . 4 k J加0 1丘o m t h e v a lue s of Z冶n e r . H ul l o r o o n p a了田刀e t e r s an d ep ak s tr e s es , K E Y WO R D S L ow c a r b o n s et ;el Z en e-r oH n o r n o n p a r a r o e et r ; 介币t e ; h o t de fo mr a t ion ; ac it v a t i o n en gr y C o or s fo n F a it g u e B e h va ot r o f D u P I碑x S t ia n le s s s et e l i n 3 . 5 % S o d i u m C h l o 卜 i d e S o l u it o n A b ub ak i r S H , 甲U 必湘s h un, D脚 G B a ofe g,n IL iJ u q i鹉 cA 口 eB i M iaetr ias 恤 e adn E。咖比 ha g s c h面 j , vul ’eIs iyt of isc en ce and eT c hno l ogy B o ij吨 B呵ing l 0 83 , c ibna A 加tr a Ct : T五e e ~ s ion ifat 即e be 址w l or o f d ulP ex s iat n l e s s set e l 但5 5) was s ot d i e d at d ifl 免茂 n t c y c l ic s 切es s l e v e l s in 3 . 5% N a C I (m as s fr a c t ion , 50 as het fo U ow s) so l u tl on 印H = 7) at 50 ℃ . hT e er su lst s h o w e d ht at D S S w as s us c e Pt ib l e ot p it ign c o n ℃ s i o n 助d c or s ion iaft g u e . B hot i n t e年户川l aur c or s i on c acr ik n g an d tr a n s gr a n l u lar e o mr s i o n e acr k i n g l int i a et d at het bo t o m o f P i t i n g h-O le s 二 F ur ht e mr o 比 , 也e co or s l o n af ti四e P r o P e rt i e s of D S S in 3 .5 % N ac l so l u t l o n m a y be 姆alt iv de ot ` o m p lex el e c tr co h . m i c ia an d m ce h如ic al co uP l ign e fe cst be wt e e n het it 甘 e e hP as es (au s t e n i te , 介币et an d m 刽’t e n s iet ) , 认七e er m 翻rt e n s iet an d fe 州 te w e r e an ed l c in ht e e o r o s i on c e ll an d e o u ld be P r o n e ot e r a c k ip g un d e r c e d a in e o n d iit o n . K e y 邢 r d s : e o r o s ion fat i即e ; d u P lex s at i n l e s s s et e l : s od l切m c in ior de s o lut i o n 【F r o m oj u arn l of nU ~ 仰 of sc ien ce a dn eT C hon l侧到 eB ij i gn ` 2 0 1 , 8(2 ) : 13 3] B e h a v i o r o f N o n 一 m e t a m c I n e l u s i o n s i n C e n tr ifu g a l I n d u c iot n E l e e tr o s l a g C a s it n g s 口汪W iX e h un, F U iJ ,e Z HO U D终浏口叮g , 尤U 肠妙 口 M e回1训gy S e h o l , nU l v e rS iyt o f S e i enc e an d eT c hn o 1 o gy B e ij i咯 B e ij 吨 l 0() 0 83 , C 刊比a A b s t r a e t : nI o r d er ot kn o w het b e hva i o r o f n on 一 e at l li c i nc l us i o ns in c e n 幼加g a l in d u e it on e lec otr s l a g c as t in g s (C IE S C ) , no · m e at l li e in c lus i on s i n S C d 涯川随0 an d 4 C r 5M o s i V I We re 叨a liat t ive ly an d q u an t lat t ive ly an a ly z e d . hT e laJ 名e s t s公 o f icn lus i o ns in het c as tin g an d ht e ht e mr o dyn am ic po s ib il yt of 舫 N P r e c 珍汕tl on in st e l we er ia so c al c u 】at e d . T七e er su lst s h o w ht at su ilf de icn l us ion s aer ve e nly di s itr buet d an d het e o n et n t 1 5 l .ow T七e 别n o u n t o f ox ide icn lu is ons in C IE SC 4 C r 5M o s iv l s et l i s e l o s e ot ht e E S R set el an d l ow er ht an th a t in het E A F set el , an d th e r e aer s o m e id fe r e n e e s ia on g r ad ia id r eC t ion . N iitr d e icn lus l o n s aer if ne an d ht e di am et r o f ht e l田名e s t one 1 5 3一 卜m . V肖th 此 in e er as e o f ht e e e n itr fu g a l m即h i ne , 5 r o 。吐i o n a l s pe de , het r at l o o f or un d in e l u s i ons I n c r e as e s an d ht e n 戏1 0 o f hs 呷 in e l u s i ons d e c r e as e s . A c e o r d ign t o het e xP e d m ent an d het e a l e u l at ion er s ul st , it 1 5 op i-n et d o u t ht a t het l a gr e st id am e t e r o f n on . m e at ll i c icn lus ion s in het CI E S C 4 Cr5 M o Si V l c aS t in g i s iOn y 6 . 6脚 , 即d 困% 」i[T % ] in 4 C r 5M o s iV I s te e l hs o u ld b e e o n tr o l l e d l e s s ht an 4 . 4 x l o 一 , in o dr er ot 丘团ht e r er d u Ce ht e a 幻。 。 u n t an d s iez o f 肠N in c l u s l o n s . K e y w o 川s : e e n itr fug ia idn uc it on e l e e otr s l昭 e as t in g ; n o -nt eat ll ic i n c in s in n s : 4 C r 5M o s i V l s et e l : S Cr M五 M o set e l : T创 P er e iP i - 怕ti o n 【F or m oj u r an l of nU 忍v e r , 仰 of cs 招 n c e a dn eT e h n 斑叫粼 刀` 犷才昭 , 2 0 1 , 8(2 ) : 91 〕