普碳钢Q235的应力_应变曲线研究_吕学星|应变应力曲线

来源:优秀学生 发布时间:2019-10-03 08:48:10 点击:

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)

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

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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

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