新型Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢铁素体晶粒细化机理研究

在本项目组的前期工作中，成功研制开发出了可实现热轧双相化的新型Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢，F/M双相组织中马氏体含量约为15-25%，铁素体晶粒尺寸约为30-40μm。本项目是在前期工作的基础上，探索新型Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢的铁素体晶粒细化机理。.采用Gleeble-3500热模拟试验机对新型Cu-P-Cr-Ni-Mo热轧双相耐候钢进行单道次、双道次变形及多道次轧制模拟，采用SEM、TEM、EBSD等手段，系统研究Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢奥氏体的高温热变形行为、动态再结晶行为及静态再结晶行为，以及变形温度、变形量及冷却速度对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢变形奥氏体相变行为的影响，定量描述试验钢连轧过程的组织演变规律，系统分析动态再结晶、静态再结晶、变形奥氏体相变等对Cu-P-Cr-Ni-Mo双相耐候钢连轧组织的影响，揭示其铁素体晶粒的细化机理。

本项目采用Gleeble-3500热模拟试验机对新型Cu-P-Cr-Ni-Mo耐候钢进行单道次、双道次变形及多道次轧制模拟，采用SEM、TEM、EBSD等手段，系统研究其奥氏体的高温热变形行为、动态再结晶行为及静态再结晶行为，以及变形温度、变形量及冷却速度对其变形奥氏体相变行为的影响，定量描述试验钢连轧过程的组织演变规律，系统分析动态再结晶、静态再结晶、变形奥氏体相变等对试验钢钢连轧组织的影响，揭示其铁素体晶粒的细化机理。.试验钢的热变形激活能为249.3 kJ/mol，静态再结晶激活能为213.3 kJ/mol，确定了其热变形方程、发生动态再结晶的条件和动态再结晶体积分数与变形条件的关系，建立了静态再结晶动力学模型。单道次轧制模拟组织为铁素体加马氏体双相组织，马氏体呈岛状分布。随着轧制温度的降低，变形量的增大，冷却速度的升高，铁素体晶粒尺寸逐渐减小。最佳的单道次轧制工艺为：轧制温度900 ℃，变形量为70%，轧制后冷却速度为3 ℃/s，此时铁素体晶粒尺寸为7.5 μm，马氏体体积百分含量为15.3 %。试验钢在875 ℃单道次变形产生的铁素体是形变诱导产生的。随着应变量和应变速率的提高，形变诱导铁素体的转变量增加，晶粒尺寸减小；在应变速率为30 s-1时，得到的平均晶粒尺寸最为细小，约为1.9 μm。试验钢两相区低温区铁素体晶粒细化机制为铁素体的连续动态再结晶。试验钢在(γ+α)两相区不同温度变形时，随着变形温度的降低，铁素体转变量增加，铁素体晶粒尺寸减小。铁素体发生连续动态再结晶的能力加强，使得小角度晶界不断增加，大角度晶界不断减少，从而不断细化铁素体晶粒。同时，铁素体的演变过程为：形变铁素体→形变铁素体+等轴铁素体→等轴铁素体，但等轴铁素体数量不断增加，其晶粒尺寸达到1.4-3 μm。试验钢双相区多道次压缩变形可以得到超细化的铁素体晶粒。随道次增多，累积应变量增大，铁素体晶粒尺寸逐步减小，第五道次变形结束后晶粒平均尺寸达到1.8 μm左右。试验钢在双相区多道次压缩变形过程中，前期铁素体晶粒的细化主要是由于大应变量下形变强化相变，铁素体形核点大大增多，形成细小铁素体晶粒；随着道次的增多，应变量继续增大，在铁素体晶粒内部形成大量亚晶界，由于亚晶界逐步累积扭转，分割原本的粗大晶粒，发生铁素体连续动态再结晶细化。