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不同热变形条件下奥氏体不锈钢动态再结晶行为研究

 草虫gg 2023-06-10 发布于四川

      奥氏体不锈钢在不同变形条件下的流变应力曲线如图1(a)(b)所示。从图1可以看出,随着变形温度的升高,合金的变形抗力及其最大值在降低。应变量较小时,流变应力随着应变量的增加迅速增加,当超过一定应变后,流变应力趋于恒定或略有降低。在低温条件(900950 )下,不同的应变速率下的流变应力曲线呈现明显的加工硬化现象。

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1)随着变形温度的升高,合金的变形抗力及其最大值在降低。随着变形量的增加和变形温度的升高,位错密度不断提高,使动态回复加快,软化作用增强,加工硬化逐渐被动态回复软化作用抵消,此时表现为曲线斜率逐渐减小。

2)应变量较小时,流变应力随着应变量的增加迅速增加。变形量继续增加,变形量达到一定程度时,位错应力场造成的畸变能累积到足够程度时,材料发生了动态再结晶。当流变应力达到峰值时,加工硬化和动态回复再结晶软化达到平衡,随着变形的继续进行,动态再结晶继续发展,使流变应力继续下降,最后达到一稳定值。

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2(a)(f)为应变速率 ε =0.1 s-1时不同温度下组织的变化规律。
当变形温度为900 ℃时,由于温度较低,界面迁移率较慢,没有足够的能量使晶粒发生再结晶,因而显微组织的形状与变形方向一致,仍保持着纤维状或扁平状,此时加工硬化机制起主要作用,软化作用仅仅是动态回复;
变形温度升高到950 ℃,可以观察到大量的不规则的锯齿状晶界以及局部晶界弓出,显微组织中动态再结晶晶粒已占绝大多数,仅存在少量的拉长变形纤维组织,说明在此温度条件下界面迁移率迅速增大,动态再结晶晶粒长大速率迅速增大,奥氏体一旦形核,很快长大为动态再结晶晶粒,此时动态再结晶软化发生了明显的作用;

温度继续升高到1000 ℃,显微组织由纤维状完全转变为再结晶等轴晶组织,表明此温度下已经发生了完全再结晶;随着变形温度继续升高,再结晶晶粒开始发生长大,但从图2(d)(f)可以看出,晶粒长大的趋势不太明显。

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3(a)(f)为应变速率 ε =1 s-1时不同温度下组织的变化规律。
      在此应变速率下,变形温度为900950 ℃时,显微组织呈拉长的纤维状和扁平状;变形温度达到1000 ℃时,只有少量的小晶粒开始发生再结晶;温度直到 1100 ℃时,显微组织才发生完全再结晶。
3)相同温度下及同样变形量下,低的应变速率有利于动态再结晶的发生,这主要是因为应变速率较低时,变形纤维组织有足够的时间发生回复与再结晶;
4)相同变形温度下,采用较高的应变速率导致在各温度下停留时间变短,使得储存能和畸变能相应降低,回复与再结晶的驱动力减小,因而最终得到的再结晶晶粒较细小。

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4为应变速率为0.11 s-1时,不同温度变形后试样的显微硬度变化曲线。
       由图4明显可以看出,材料310S950 ℃变形后显微硬度明显发生了降低,变形温度在1000 ℃以后材料的硬度基本维持在同一水平,说明在950 ℃变形时材料310S已开始发生再结晶,且在1000 ℃变形后再结晶发生完全,这与图 1 中试样显微组织的变化也是相一致的。同时,由图 4 不难发现,材料 310S 900950 ℃变形后仍保持较高硬度,加工硬化作用明显;1000℃变形后显微硬度显著下降,说明材料开始发生再结晶;
1100℃变形后硬度变化不再明显,材料再结晶已完全,同样与图 2 中试样显微组织的变化规律完全一致。
结论
(1) 对于 310S 不锈钢,变形温度对变形抗力的影响明显,在应变速率为0.11 s-1时,变形抗力随变形温度的升高而降低。
(2) 相同变形量条件下,变形温度越高,应变速率越小,动态再结晶越容易发生。当应变速率为0.1s-1时,动态再结晶在1 000℃时发生完全;当应变速率为1 s-1时,完全动态再结晶温度升高至1 100℃。
(3) 相同变形量条件下,采用较高的应变速率,310S不锈钢发生完全动态再结晶时晶粒较细小。

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