超低碳钢铁素体低温变形行为研究

论文摘要

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。

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 1 绪论
• 1.1 问题的提出
• 1.2 国外研究现状
• 1.2.1 铁素体区金属屈服强度的研究
• 1.2.2 奥氏体----铁素体区相变研究
• 1.2.3 铁素体轧制产品组织和性能
• 1.2.4 再结晶
• 1.2.5 其它方面的研究
• 1.3 国内研究现状
• 1.4 国内外研究存在的不足
• 1.5 本文研究方向和研究内容
• 1.6 课题的学术、实用意义及创新点
• 1.7 本章小结
• 2 铁素体轧制
• 2.1 铁素体轧制的产生
• 2.2 铁素体轧制的定义
• 2.3 铁素体轧制适用条件
• 2.4 铁素体轧制产品组织和性能特点
• 2.5 铁素体轧制工艺的优势
• 2.6 铁素体轧制工艺制度
• 2.6.1 温度制度的制定
• 2.6.2 变形制度的制定
• 2.6.3 速度制度的制定
• 2.6.4 其它相关制度的制定
• 2.7 国内外铁素体轧制生产情况
• 2.8 本章小结
• 3 金属流动应力模型
• 3.1 概述
• 3.2 影响金属流动应力的因素
• 3.2.1 化学成分的影响
• 3.2.2 变形条件的影响
• 3.3 热加工金属流动应力模型
• 3.3.1 热加工金属流动应力模型
• 3.3.2 热加工金属流动应力改进模型
• 3.4 本章小结
• 4 实验方案和实验目的
• 4.1 实验钢种
• 4.2 热膨胀实验
• 4.2.1 实验方案
• 4.2.2 实验目的
• 4.3 单道次压缩热模拟实验
• 4.3.1 实验方案
• 4.3.2 实验目的
• 4.4 双道次压缩热模拟实验
• 4.4.1 实验方案
• 4.4.2 实验目的
• 4.5 多道次压缩热模拟实验
• 4.5.1 实验方案
• 4.5.2 实验目的
• 4.6 热模拟实验机简介
• 4.7 试样制作
• 4.8 本章小结
• 5 热膨胀实验结果及分析
• 5.1 热膨胀实验结果
• 5.2 热膨胀实验结果分析
• 6 超低碳钢铁素体变形流动应力模型
• 6.1 变形工艺参数对超低碳钢铁素体变形流动应力的影响
• 6.1.1 单道次热模拟实验结果
• 6.1.2 单道次热模拟实验结果分析
• 6.2 超低碳钢铁素体变形流动应力模型推导
• 6.3 超低碳钢铁素体变形流动应力模型的建立
• 6.3.1 奥氏体铁素体两相区流动应力模型
• 6.3.2 多项式形式的流动应力模型
• 6.3.3 奥氏体高温区流动应力模型
• 6.3.4 铁素体低温区流动应力模型
• 6.4 本章小结
• 7 超低碳钢铁素体热变形动态再结晶
• 7.1 超低碳钢热变形过程中的动态再结晶
• 7.2 超低碳钢低温变形过程动态再结晶模型
• 7.2.1 应变特征值的确定
• 7.2.2 变形条件对峰值应变的影响
• 7.2.3 动态再结晶动力学方程
• 7.2.4 动态再结晶体积分数
• 7.2.5 动态再结晶体状态图
• 7.3 超低碳钢高温变形过程动态再结晶模型
• 7.3.1 应变特征值的确定
• 7.3.2 变形条件对峰值应变的影响
• 7.3.3 超低碳钢高温奥氏体区变形动态再结晶动力学方程
• 7.3.4 高温变形动态再结晶体积分数
• 7.4 本章小结
• 8 超低碳钢铁素体低温变形静态再结晶
• 8.1 超低碳钢热变形过程中的静态再结晶
• 8.2 双道次压缩实验结果
• 8.2.1 双道次应力应变-曲线
• 8.2.2 多道次压缩实验结果
• 8.3 后插法计算静态再结晶百分数
• 8.3.1 后插法简介
• 8.3.2 后插法软化率计算结果
• 8.4 静态再结晶动力学方程的确定
• 8.4.1 静态再结晶激活能
• 8.4.2 静态再结晶动力学方程
• 8.4.3 静态再结晶后晶粒长大方程
• 8.5 本章小结
• 9 超低碳 IF 钢铁素体低温变形与奥氏体高温变形行为比较
• 9.1 超低碳IF 钢奥氏体高温变形
• 9.2 超低碳IF 钢铁素体低温变形
• 9.3 本章小结
• 10 结论及展望
• 10.1 本研究得到的主要结论
• 10.2 将来研究工作展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录1：文中英文缩写词说明
• 附录2：文中符号说明
• 附录3：本博士论文研究内容所发表的论文
• 附录4：作者在攻读博士学位期间参加的主要科研项目
• 独创性声明
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