超低碳钢铁素体低温变形行为研究

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中文摘要：金属铁素体低温变形技术是一种新的生产工艺，适用于低碳钢和超低碳钢的加工。国外有关超低碳钢铁素体低温变形方面的研究起步较早，研究的范围也比较广泛，涉及的内容较多，研究内容包括变形工艺制度对加工产品组织和性能的影响、变形工艺制度对热加工过程中静态、动态再结晶的影响、变形工艺制度对产品深冲性能的影响、微合金元素对变形金属组织和性能的影响等。与此相应的是国外已经将这种金属加工新技术成功地应用于超薄规格、深冲带钢的生产中。但是国内有关超低碳钢铁素体变形方面的研究起步较晚，研究内容非常少、研究深度不足，目前已经发表的10 余篇研究论文大部分是关于超低碳钢铁素体变形时的织构方面的，关于超低碳钢铁素体变形时的一些基本的热变形行为方面的报道很少，比如超低碳钢铁素体变形时的流动应力模型还没有报道；超低碳钢铁素体变形过程中的动态再结晶、静态再结晶报道的也极少。与此相对应的是国内目前还没有将这一具有一系列优点的新的金属加工工艺应用到超薄深冲带钢的生产中。低温变形时金属的物理冶金学行为与高温奥氏体变形有较大的不同，变形之前和变形过程中，被加工金属会发生奥氏体? 铁素体相变，这种相变对变形过程中和变形后的金属冶金行为都有重要的影响，铁素体的相变和再结晶是低温变形过程中必然的物理冶金学现象。本文在查阅大量文献资料的基础上(大部分是英文文献)，根据国内外研究现状，确定将“超低碳钢铁素体低温变形行为研究”作为研究方向，研究内容包括：变形工艺参数对超低碳钢铁素体变形时流动应力的影响、变形过程中的动态再结晶、道次间的静态再结晶等，以期为超低碳钢铁素体低温变形在我国钢铁工业生产中的应用、变形工艺参数的合理制定等提供理论依据。同时丰富我国在这一领域的理论研究成果。本研究采用理论研究与实验研究相结合的方法，选择武汉钢铁公司实际生产的一种超低碳Ti-IF 钢作为研究对象，在理论分析和热模拟实验的基础上，比较系统、全面地研究了该钢种的铁素体低温变形行为，得到了以下几个主要结论。 (1) 超低碳IF 钢铁素体低温变形时，变形工艺参数对流动应力的影响呈现出与奥氏体区高温变形不同的特征，在分析影响流动应力因素的基础上，本文经过理论推导，得到适用于超低碳钢铁素体低温变形条件的新的流动应力本构模型，并在热模拟实验的基础上，建立了超低碳IF 钢铁素体低温变形条件下的流动应力本构方程。这个研究结果是本文的主要内容之一，也是本研究的创新点之一。 (2) 根据大量的超低碳IF 钢铁素体低温变形热模拟实验数据，得出该钢种的动态再结晶激活能、静态再结晶激活能等几个主要材料参数，同时得到Zener-Hollomon 参数方程。 (3) 本文对超低碳IF 钢铁素体低温变形时的动态再结晶进行了初步研究，给出超低碳IF 钢铁素体低温变形时，动态再结晶体积分数方程。 (4) 本文对超低碳IF 钢铁素体低温变形时的静态再结晶进行了初步研究，给出超低碳IF 钢铁素体低温变形时，描述静态再结晶体积分数(软化率)的Avrani 模型和完成50％再结晶时间公式。 (5) 研究了超低碳IF 钢铁素体低温变形时，静态再结晶后晶粒长大情况，根据实验结果，给出了静态再结晶后晶粒长大公式。 (6) 研究了实验用超低碳Ti-IF 钢的静态相变点和动态相变点，为实际生产确定合适的铁素体区热加工温度范围提供了理论依据。 (7) 本研究给出了超低碳IF 钢奥氏体单相区高温变形时的流动应力方程。 (8) 本研究给出了超低碳IF 钢铁素体单相区低温变形时的流动应力方程。 (9) 超低碳IF 钢铁素体低温变形时总体流动应力与奥氏体高温变形相当，在现有的轧制生产设备上，比如CSP 生产线上，采用铁素体低温变形新技术生产超低碳钢深冲带钢是可行的。本文研究内容的创新点在于：目前国内对金属铁素体区低温变形时的热变形行为还没有系统、完整的研究，缺少这种变形条件下的金属流动应力模型等基本资料，本文根据影响铁素体低温变形时金属流动应力的实质，理论分析推导出了超低碳钢铁素体低温变形条件下新的流动应力本构模型。本文给出的该流动应力本构模型形式为首次提出。本文研究得到的超低碳钢铁素体低温变形时的基本材料参数、新的流动应力本构模型、以及变形过程中动态再结晶、静态再结晶等方面的研究结果，不仅丰富了我国在金属铁素体低温加工领域的理论研究成果，而且为这种新的金属加工技术应用于我国钢铁工业实际生产中时确定合适的变形工艺制度提供了理论依据。

作者：

徐光

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关键词：

超低碳钢铁素体低温变形流动应力本构模型变形行为

授予学位：

博士

学科专业：

钢铁冶金

导师：

徐楚韶

学位年度：

2006

学位授予单位：

重庆大学

语种：

中文

中图分类号：