第29卷第1期2007年2月
山东冶金
ShandongMetallurgy
Vol.29,No.1
February2007
・试验研究・
普碳钢Q235的应力-应变曲线研究
吕学星,李锋,曹旭东,赵树民
(山东泰山钢铁集团有限公司,山东莱芜271100)
摘
要:利用Gleeble3500热模拟试验机,分析了普碳钢Q235在不同温度和不同变形速率条件下的应力-应变曲线特征,
结果表明,在775~875℃温度范围内,变形将诱发相变,峰值应力随温度的降低而降低,随应变速率增加而增加,因此,在该范围内进行低温轧制不会导致轧制力的明显增加。
关键词:Q235;应力-应变曲线;变形温度;变形速率;峰值应力中图分类号:TG142.31
A文献标识码:
1004-4620(2007)01-0041-02文章编号:
1前言
在实现对Q235钢进行控轧控冷工艺时,降低轧
表1
编号
123456
变形温度/℃
1000950900850800750
试验方案
变形量
冷却条件
制温度有利于组织细化[1]。但从应力角度考虑,降低轧制温度,将使轧制力增加。考虑到轧机的负荷,因此通过试验,测试了不同温度和变形速率条件下的应力-应变曲线,确定各条件下应力变化情况,为制定低温轧制工艺提供实验和理论依据。
应变速率/s-1
20、10、120、10、120、10、120、10、120、10、120、10、1
60%10℃/s
依据上述试验方案,测定不同变形条件下的应力-应变曲线见图1。
从应力-应变曲线可见,在高温变形时,应力-应变曲线表现为动态再结晶型,即随变形量的增加,应力迅速增加,继续变形,应力增加幅度减小。当应变增加到一定值时,应力达到极大值,随变形量的继不同的变形速率,对曲线的续增加,应力反而降低[2]。形状也有明显影响,随应变速率的增加,峰值应力增加,达到峰值应力时的临界变形量增大(图(1a))。
对比图(1a)(、b)(、c),随变形温度的降低,变形应力明显增加,而且应力-应变向动态回复型转变,特别是在高应变速率条件下,应力随应变的增加到达极大值后,继续增大变形,保持在一定值不变(见图(1c))。
但当变形温度降低到900℃以下时,应力-应变曲线中应力有下降的趋势(对比图(1c)(、d)),而
2试验方法
以山东泰山钢铁集团有限公司(简称泰刚)生产
的Q235B连铸坯为原材料,化学成分为:C0.15%,Si0.23%,Mn0.45%,P0.020%,S0.028%。在横截面上沿同一方向截取试样,试样加工尺寸为Φ6mm×15mm。表1为应力-应变测试的工艺条件。考虑到奥氏体的均匀性,选择奥氏体化条件为1200℃,保温10min;变形温度范围为1000~700℃,应变速率为1、10、20s-1。
3结果与讨论
收稿日期:2006-09-12
作者简介:吕学星(1963-),男,山东莱芜人,1981年毕业于东南大学物探专业。现为泰钢新材料研究所所长、工程师,从事金属材料工艺技术研究及新产品开发工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 5.2随道次变形量的增加,低温冲击韧性改善不明条,亚板条厚度约150nm~200nm,超亚单元的厚度
显,但在后几道次增加变形量有利于低温冲击韧性的提高。5.3
精轧后几道次增加变形量可以细化钢中的板
约100nm左右,并且位错密度更高。5.4
精轧后阶段大压下量可以细化富铌的碳氮化物(Nb、Ti()C、N)析出物的尺寸。
InfluenceoftheDeformationSystemofFinishRollingontheMicrostructure
andPropertyofLow-carbonBainiticSteel
LICheng-jun
(TheTechnologyCenterofJinanIronandSteelCo.,Ltd.,Jinan250101,China)
Abstract:Withthe500testingrollingmillsandthetransmissionelectronmicroscope(TEM)H-800,theinfluenceofdifferentdeformationsystemoffinishrollingonthemicrostructureandthepropertiesofmicro-alloylow-carbonbainiticsteelarestudied.Theresultsshowthattheamountofdeformationislarger,theincreaseoftheintensityismoreobvious;especiallyincreasingtheamountofdeformationinlatterpassescanmakethemicrostructurerefinement,thebainiticlathfinerandtheprecipitationofniobium-richcarbon-nitride(Nb,Ti()C,N)finerandmoredispersive;withtheincreaseofreductioninpass,theimprovementoflowtemperatureimpacttoughnessisnotobvious,butincreasingthereductioninlatterpassesispropitioustoitsadvance.Keywords:low-carbonbainiticsteel;deformationsystem;microstructure;property
41
2007年2月山东冶金第29卷
图1
不同变形条件对应力-应变的影响
且应力-应变曲线向动态再结晶型转变,特别是在高应变速率条件下,这种现象更明显(图(1d))。这些现象表明,在这种低温变形条件下,存在着除动态—相变软化机制,即回复、再结晶以外的软化机制——变形过程中,发生应变诱发铁素体转变,使变形应力降低。而且随变形温度的降低,达到峰值应力的应变量也相对减小(对比图(1d)(、e))。
当温度降低到800℃以下时,虽然应力-应变曲线仍保持相同形状,但应力开始明显增加(对比图1(e)(、f))。另外从图(1d)(、e)中还可以看到,在850和800℃变形,变形速率对应力-应变曲线的影响存在反常现象,即在增加变形速率条件下,应力-应变曲线变化很小或表现出相反的趋势,即增加变形速率,应力-应变曲线反而降低。根据一些研究应变诱导铁素体相变的文献介绍,当应变速率高于10s时,
-1
图2峰值应力与温度的关系
4.1随变形温度的降低,变形应力增加明显,但当
变形温度降低到900℃以下时,发生形变诱导铁素体转变,使变形应力有降低的趋势,当温度降低到800℃以下时,变形应力开始显著增加。4.2
不同的变形速率对Q235应力-应变曲线的形状存在显著影响,随应变速率的增加,峰值应力增加,达到峰值应力时的临界变形量增大。4.3
在775~875℃范围内,由于发生形变诱导相变而使峰值应力有所降低,因此在该范围内进行低温轧制不会导致轧制力的显著增加,为实现普碳钢Q235的低温轧制提供了理论依据。
参考文献:
[1]赵忠民,等.低温变形低碳钢超细铁素体的形成[J].金属学报,
2000,(10):1062-1066.
[2]杨平,等.Q235碳素钢应变诱导相变中的应力-应变曲线分析
[J].金属学报,2001,(6):609-616.
[3]翁宇庆,等.超细晶钢—钢的组织细化理论与控制技术[M].北
京:冶金工业出版社,2003.9.
认为变形过程中发生应变诱导铁素体是可能的。
[3]
应力-应变曲线不仅反映了变形条件的影响及相对应的组织变化,而且应力-应变曲线还是确定轧制力、制定轧制工艺的重要参考。根据图1,建立峰值应力与温度的关系如图2所示。
从图2可以看出,随变形温度的降低,峰值应力升高,当温度降低到875℃左右时,峰值应力反而随温度的降低而降低,当温度降低到800℃时,随温度的继续降低,峰值应力重新升高。这也说明在该温度范围内,变形将诱发相变而使峰值应力降低。
4结论
ResearchontheStress-strainCurveofPlainCarbonSteelQ235
LVXue-xing,LIFeng,CAOXu-dong,ZHAOShu-min
(ShandongTaishanSteelGroupCo.,Ltd.,Laiwu271100,China)
Abstract:Thestress-straincurveofplaincarbonsteelQ235attheconditionsofdifferenttemperatureanddifferentdeformationvelocityismadebyGleeble3500thermalsimulationtestingmachineanditscharacteristicisanalyzed.Theresultsshowthatin775~875℃tempera-turerange,thedistortionwillinducethephasetransition,thepeakvaluestresswillreducewiththetemperaturefallandincreasewiththedeformationvelocityincrease.Therefore,lowtemperaturerollinginthistemperaturerangewillnotresultinobviousincreaseoftherollforce.Keywords:Q235;stress-straincurve;deformationtemperature;deformationvelocity;peakvaluestress
42
第29卷第1期2007年2月
山东冶金
ShandongMetallurgy
Vol.29,No.1
February2007
・试验研究・
普碳钢Q235的应力-应变曲线研究
吕学星,李锋,曹旭东,赵树民
(山东泰山钢铁集团有限公司,山东莱芜271100)
摘
要:利用Gleeble3500热模拟试验机,分析了普碳钢Q235在不同温度和不同变形速率条件下的应力-应变曲线特征,
结果表明,在775~875℃温度范围内,变形将诱发相变,峰值应力随温度的降低而降低,随应变速率增加而增加,因此,在该范围内进行低温轧制不会导致轧制力的明显增加。
关键词:Q235;应力-应变曲线;变形温度;变形速率;峰值应力中图分类号:TG142.31
A文献标识码:
1004-4620(2007)01-0041-02文章编号:
1前言
在实现对Q235钢进行控轧控冷工艺时,降低轧
表1
编号
123456
变形温度/℃
1000950900850800750
试验方案
变形量
冷却条件
制温度有利于组织细化[1]。但从应力角度考虑,降低轧制温度,将使轧制力增加。考虑到轧机的负荷,因此通过试验,测试了不同温度和变形速率条件下的应力-应变曲线,确定各条件下应力变化情况,为制定低温轧制工艺提供实验和理论依据。
应变速率/s-1
20、10、120、10、120、10、120、10、120、10、120、10、1
60%10℃/s
依据上述试验方案,测定不同变形条件下的应力-应变曲线见图1。
从应力-应变曲线可见,在高温变形时,应力-应变曲线表现为动态再结晶型,即随变形量的增加,应力迅速增加,继续变形,应力增加幅度减小。当应变增加到一定值时,应力达到极大值,随变形量的继不同的变形速率,对曲线的续增加,应力反而降低[2]。形状也有明显影响,随应变速率的增加,峰值应力增加,达到峰值应力时的临界变形量增大(图(1a))。
对比图(1a)(、b)(、c),随变形温度的降低,变形应力明显增加,而且应力-应变向动态回复型转变,特别是在高应变速率条件下,应力随应变的增加到达极大值后,继续增大变形,保持在一定值不变(见图(1c))。
但当变形温度降低到900℃以下时,应力-应变曲线中应力有下降的趋势(对比图(1c)(、d)),而
2试验方法
以山东泰山钢铁集团有限公司(简称泰刚)生产
的Q235B连铸坯为原材料,化学成分为:C0.15%,Si0.23%,Mn0.45%,P0.020%,S0.028%。在横截面上沿同一方向截取试样,试样加工尺寸为Φ6mm×15mm。表1为应力-应变测试的工艺条件。考虑到奥氏体的均匀性,选择奥氏体化条件为1200℃,保温10min;变形温度范围为1000~700℃,应变速率为1、10、20s-1。
3结果与讨论
收稿日期:2006-09-12
作者简介:吕学星(1963-),男,山东莱芜人,1981年毕业于东南大学物探专业。现为泰钢新材料研究所所长、工程师,从事金属材料工艺技术研究及新产品开发工作。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! 5.2随道次变形量的增加,低温冲击韧性改善不明条,亚板条厚度约150nm~200nm,超亚单元的厚度
显,但在后几道次增加变形量有利于低温冲击韧性的提高。5.3
精轧后几道次增加变形量可以细化钢中的板
约100nm左右,并且位错密度更高。5.4
精轧后阶段大压下量可以细化富铌的碳氮化物(Nb、Ti()C、N)析出物的尺寸。
InfluenceoftheDeformationSystemofFinishRollingontheMicrostructure
andPropertyofLow-carbonBainiticSteel
LICheng-jun
(TheTechnologyCenterofJinanIronandSteelCo.,Ltd.,Jinan250101,China)
Abstract:Withthe500testingrollingmillsandthetransmissionelectronmicroscope(TEM)H-800,theinfluenceofdifferentdeformationsystemoffinishrollingonthemicrostructureandthepropertiesofmicro-alloylow-carbonbainiticsteelarestudied.Theresultsshowthattheamountofdeformationislarger,theincreaseoftheintensityismoreobvious;especiallyincreasingtheamountofdeformationinlatterpassescanmakethemicrostructurerefinement,thebainiticlathfinerandtheprecipitationofniobium-richcarbon-nitride(Nb,Ti()C,N)finerandmoredispersive;withtheincreaseofreductioninpass,theimprovementoflowtemperatureimpacttoughnessisnotobvious,butincreasingthereductioninlatterpassesispropitioustoitsadvance.Keywords:low-carbonbainiticsteel;deformationsystem;microstructure;property
41
2007年2月山东冶金第29卷
图1
不同变形条件对应力-应变的影响
且应力-应变曲线向动态再结晶型转变,特别是在高应变速率条件下,这种现象更明显(图(1d))。这些现象表明,在这种低温变形条件下,存在着除动态—相变软化机制,即回复、再结晶以外的软化机制——变形过程中,发生应变诱发铁素体转变,使变形应力降低。而且随变形温度的降低,达到峰值应力的应变量也相对减小(对比图(1d)(、e))。
当温度降低到800℃以下时,虽然应力-应变曲线仍保持相同形状,但应力开始明显增加(对比图1(e)(、f))。另外从图(1d)(、e)中还可以看到,在850和800℃变形,变形速率对应力-应变曲线的影响存在反常现象,即在增加变形速率条件下,应力-应变曲线变化很小或表现出相反的趋势,即增加变形速率,应力-应变曲线反而降低。根据一些研究应变诱导铁素体相变的文献介绍,当应变速率高于10s时,
-1
图2峰值应力与温度的关系
4.1随变形温度的降低,变形应力增加明显,但当
变形温度降低到900℃以下时,发生形变诱导铁素体转变,使变形应力有降低的趋势,当温度降低到800℃以下时,变形应力开始显著增加。4.2
不同的变形速率对Q235应力-应变曲线的形状存在显著影响,随应变速率的增加,峰值应力增加,达到峰值应力时的临界变形量增大。4.3
在775~875℃范围内,由于发生形变诱导相变而使峰值应力有所降低,因此在该范围内进行低温轧制不会导致轧制力的显著增加,为实现普碳钢Q235的低温轧制提供了理论依据。
参考文献:
[1]赵忠民,等.低温变形低碳钢超细铁素体的形成[J].金属学报,
2000,(10):1062-1066.
[2]杨平,等.Q235碳素钢应变诱导相变中的应力-应变曲线分析
[J].金属学报,2001,(6):609-616.
[3]翁宇庆,等.超细晶钢—钢的组织细化理论与控制技术[M].北
京:冶金工业出版社,2003.9.
认为变形过程中发生应变诱导铁素体是可能的。
[3]
应力-应变曲线不仅反映了变形条件的影响及相对应的组织变化,而且应力-应变曲线还是确定轧制力、制定轧制工艺的重要参考。根据图1,建立峰值应力与温度的关系如图2所示。
从图2可以看出,随变形温度的降低,峰值应力升高,当温度降低到875℃左右时,峰值应力反而随温度的降低而降低,当温度降低到800℃时,随温度的继续降低,峰值应力重新升高。这也说明在该温度范围内,变形将诱发相变而使峰值应力降低。
4结论
ResearchontheStress-strainCurveofPlainCarbonSteelQ235
LVXue-xing,LIFeng,CAOXu-dong,ZHAOShu-min
(ShandongTaishanSteelGroupCo.,Ltd.,Laiwu271100,China)
Abstract:Thestress-straincurveofplaincarbonsteelQ235attheconditionsofdifferenttemperatureanddifferentdeformationvelocityismadebyGleeble3500thermalsimulationtestingmachineanditscharacteristicisanalyzed.Theresultsshowthatin775~875℃tempera-turerange,thedistortionwillinducethephasetransition,thepeakvaluestresswillreducewiththetemperaturefallandincreasewiththedeformationvelocityincrease.Therefore,lowtemperaturerollinginthistemperaturerangewillnotresultinobviousincreaseoftherollforce.Keywords:Q235;stress-straincurve;deformationtemperature;deformationvelocity;peakvaluestress
42