異步熱軋高錳奧氏體無磁鋼的退火孿晶形成機理

《異步熱軋高錳奧氏體無磁鋼的退火孿晶形成機理》是依託東北大學，由李長生擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：異步熱軋高錳奧氏體無磁鋼的退火孿晶形成機理
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：李長生
• 依託單位：東北大學

中文摘要

高錳奧氏體鋼的強韌化行為與其退火孿晶組織密切相關，但如何在熱軋過程中獲得大量細小的退火孿晶組織是目前亟待解決的難題。本項目提出通過異步熱軋技術實現高錳奧氏體鋼產生大量細小孿晶組織的新思路，即在異步熱軋過程搓軋區內的金屬發生深度塑性變形，由此產生的剪應力和累積應變將有利於獲得大量細小的退火孿晶組織。在實驗室進行高錳奧氏體無磁鋼的成分和異步熱軋工藝設計的基礎上，考察不同速比、變形分配、開軋溫度、終軋溫度、卷取溫度和冷卻方式等異步熱軋工藝參數對退火孿晶組織和力學性能的影響；探索深度塑性變形的剪應力和累計應變對層錯能、孿晶形核、孿晶細化和孿晶織構的影響規律；揭示異步熱軋過程高錳奧氏體無磁鋼的退火孿晶形成機理；建立新的考慮剪應力和累積應變的層錯能計算模型；深入研究退火孿晶與形變孿晶的遺傳和演變關係，最終提出異步熱軋過程退火孿晶組織的控制方法。研究結果對於高強韌高錳奧氏體鋼的開發與套用具有重要意義。

結題摘要

高錳奧氏體鋼的強韌化行為與其退火孿晶組織密切相關，但如何在熱軋過程中獲得大量細小的退火孿晶組織是目前亟待解決的難題。本項目提出通過異步熱軋技術實現高錳奧氏體無磁鋼產生大量細小孿晶組織的新思路，即在異步熱軋搓軋區內金屬發生深度塑性變形，由此產生的剪應力和累積應變將有利於獲得大量細小的退火孿晶組織。 以30Mn20Al4V高錳無磁鋼為研究對象，建立了高錳奧氏體鋼的異步熱軋工藝理論基礎，提出了異步熱軋高錳奧氏體鋼退火孿晶組織的演變規律和控制方法。分析了化學成分對於高錳奧氏體鋼層錯能和退火孿晶形成的影響。研究了冷軋變形分配、退火溫度和退火時間在再結晶晶粒形核和長大階段對退火孿晶界占大角度晶界比例的影響規律，並以此為基礎，分析了常規熱軋變形分配和軋制道次數等工藝參數與退火孿晶演變的作用關係。利用有限元模擬計算了異步熱軋不同異速比、變形量條件下剪應力應變場分布，並根據數值模擬結果對不同軋制速度、軋制溫度、異速比、變形分配和異步熱軋過程中高錳無磁鋼晶粒細化、織構轉動、退火孿晶形核、孿晶細化、力學性能之間的關係進行了分析，得到了最佳化的異步熱軋工藝參數。並對冷變形過程中退火孿晶和形變孿晶的遺傳和演變關係進行了考察研究。 結果表明，熱軋過程退火孿晶比例與晶粒尺寸存在顯著依賴關係，隨著晶粒尺寸增加，呈現先增加後減小趨勢，當晶粒尺寸過大，孿晶比例基本保持不變。而且退火孿晶比例對退火溫度、退火時間等工藝參數以及再結晶織構變化表現不敏感。異步熱軋產生的附加剪應力和深度塑性變形提高了奧氏體在變形和再結晶過程中的晶界遷移速率，促使晶粒長大過程發生堆垛錯排的幾率增高，同時誘發大量Σ3特殊晶界反應，從而促進了高錳奧氏體鋼中大量細小的退火孿晶組織的形成。由於異步熱軋顯著的晶粒細化和孿晶細化作用，高錳奧氏體鋼熱軋板強度提高約100 MPa，延伸率從47%提高到60%。因此，給出能夠獲得細小孿晶組織的異步熱軋工藝參數為：軋輥速度接近1m/s或更高，異速比為1.2，終軋溫度在880℃~920℃，最後兩三道次的總變形量超過60%。