钢的强韧化机制b

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1、根据位错塞积理论导出－晶内变形阻力，相当于单晶体屈服应力；－晶界性质影响的阻力系数；d－晶粒直径大小。结论:晶粒越细，屈服强度越高。→细晶强化Hall－Petch关系式细化晶粒不仅能提高材料的强度，还可以改善材料的塑性和韧性。晶粒尺寸小，晶粒内空位数量和位错数量少，位错与空位、位错间的弹性交互作用机会少，位错更易于运动，表现出良好塑性。位错数量少，塞积位错数量少，只能造成轻度应力集中应力场，从而推迟微孔和微裂纹的萌生，增大断裂应变。细晶粒为同时在更多晶粒内开动位错和增殖位错提供了机会，使塑性变形更均匀。细晶粒为产生塑性变

2、形所要求的晶粒转动也较小。细晶材料同时提高加工硬化作用和流变应力，由细化晶粒引起的加工硬化和流变应力的变化幅度接近，因此真实均匀应变没有改变。相邻晶界是以大角度间界相界的，当裂纹穿越晶界进入相邻晶粒，必改变扩展方向，晶粒越细，为裂纹扩展所消耗的能量越高，因此细晶组织具有较高的断裂韧性。超级钢—新一代钢铁材料的研究7日本的技术思路：采用多轴、大变形量，增加γ→α形核率200mm超细晶粒大压下目前国际获得超细晶钢（1~2）的技术路线试验钢成份:Fe-0.15C-0.3Si-1.5Mn8日本新结构用钢压下率铁素体晶粒尺寸(μ

3、m)屈服强度(kg/mm)压下率对铁素体晶粒尺寸的影响超细晶粒钢的拉力试验结果（与原有钢的比较）μm铁素体晶粒尺寸1mm3体积中的晶粒数9中国新一代钢铁材料的研究对象及目标碳素结构钢（Q195、Q215、Q235等）σs=200MPa提高到400MPa级，数量占钢材总量的50%左右；微合金和低合金钢（16Mn、20MnSi、X65等），σs=400MPa提高到800MPa级，数量占钢材总量的30%左右；合金结构钢（40Cr，42CrMo）σb=800MPa提高到1500MPa级，数量占钢材总量的10%左右。强度（韧性）提高一

4、倍，和/或寿命提高一倍，扣除冷轧（拔）等深加工钢材，占全国用钢量60~70%，具有重大经济意义。10新一代钢铁材料三个主要特征的形成超细晶微米级（μm）组织高洁净经济洁净度高均匀消除宏观偏析（中心偏析）生产技术开发还应解决两个关键问题超细晶钢的焊接超细晶钢的形成控制技术和性能预测（模型软件）11由于使用合金元素的减少，吨钢成本至少降低50元。提高强度的经济性比较（合金元素/超细晶）12再结晶轧制γ尺寸：40μ；最细α尺寸：15~20μTMPC最细α尺寸：10μ；微合金TMPC最细α尺寸：理论计算和实验室证明极限为5μ国际晶粒

5、最细尺寸水平中国碳素钢和微合金钢的超细化技术重点是铁素体（F）+珠光体（P）钢热轧超细化13思路：形变和相变的结合充分利用奥氏体动态再结晶（γ-DRX）的晶粒细化及晶粒大小均匀化的作用。临界点（A3）轧制形变诱导铁素体相变（DIFT）相变前移，在单相区轧制中相变△G=–V△Gv+△GE+△GS+△GD（释放的变形能部分转变为相变驱动力）14大变形(GD)低Td高得到超细晶的条件:温度(K)温度(K)15奥氏体再结晶轧制降温：从1200℃降到1100℃；大变形量：ε高，ΔGD大；高应变速率：提高，Z升高。碳含量自由能变化

6、形变非形变T临界DRX＜T轧16在高Td时当Zener-Hollman参数合适时，Gd将通过动态再结晶(DRX)或动态恢复(DR)得到释放。0.00.20.40.60.81.0050100150έ0.11100℃1050℃1000℃950℃900℃850℃800℃750℃б，MPaε0.00.20.40.60.81.0050100150200250έ101100℃1050℃1000℃950℃900℃850℃800℃750℃б，MPaεQ235，在=0.9时;得到DRX的条件Td≥950℃;1~10/sDRXDR17

7、碳含量自由能变化形变非形变T临界DIFT(Ad3)＜T轧精轧阶段利用DIFT理论，能最终达到细化组织，强韧性翻番的目的。2、在低Td时Gd通过形变诱导铁素体相变(DIFT)来释放。18含碳量，%温度，℃19不同形变量下形成超细铁素体的变化830℃变形，变形速率301/s，变形同时水淬，（Gleeble2000)20εέε=0.40.61.01.6έ=1s-110s-130s-1(Q235,TH.R.=750℃)不同轧制参数（温度、应变、应变速率）下超细铁素体的组织状况21小结：DRX碳素钢(Q235)0.18%C-

8、0.22%Si-0.60%MnDRXDRDIFT在不同温度范围内轧制时，形变能（GD）通过不同性质相变来释放。22中轧段粗轧段精轧段穿水段奥氏体动、静态再结晶动、静态恢复碳素钢长型材微米组织形成机制及控制技术的研究形变诱导铁素体相变铁素体动态再结晶超细晶组织控制加热炉碳素钢超细晶现代工业