1、2023年2 月第31卷第1期河南冶金HENANMETALLURGYFeb.2023Vol.31No.1AH60C高强钢热变形下动态再结晶行为研究赵兴通闫寒田海涛 陈丛虎霍桂兰（安阳钢铁股份有限公司）摘要采用Gleeble-3800热模拟机进行单道次压缩试验，研究了AH60C高强钢在变形温度8 50、950、10 50，应变速率0.1s1、1s l、10 s 条件下的动态再结晶行为。采用Zener-Hllomon参数的正弦函数计算出材料参数值、n、A 以及AH60C高强钢热变形激活能Q，并且利用加工硬化原理来计算动态再结晶临界条件。结果表明：随着变形温度的升高，流变应力降低，随着应变速率的增大
2、，流变应力增大，并且变形温度越高，应变速率越低，动态再结晶越彻底；计算出的AH60C高强钢热变形激活能Q为2 9330 5.16 3J/mol;临界应变随着变形温度的升高而降低，随着应变速率的增大而增大，且在本次试验条件下，AH60C高强钢动态再结晶临界应变预测模型为8.=3.0 410（-4)21.88975(Anyang Iron and Steel Stock Co.,Ltd)。关键词AH60C动态再结晶激活能临界条件STUDY ONDYNAMICRECRYSTALLIZATIONBEHAVIOROFAH6OC HIGH STRENGTH STEEL DURING HOT DEFORMA
3、TIONZhao Xingtong Yan Han Tian Haitao Chen Conghu Huo GuilanABSTRACT The dynamic recrystallization behavior of AH60C high-strength steel at deformation temperatures of850、950 、10 50 ,a n d s t r a i n r a t e s o f 0.1 s,1 s,10 s a n d 10 s w a s s t u d i e d u s i n g a G l e e b l e-38 0 0 t h e
4、r ma lsimulator for single pass compression experiments.Calculate material parameter values using the sine function of ZenerHollomon parameters、n、A a n d A H 6 0 C h i g h s t r e n g t h s t e e l h o t d e f o r ma t i o n a c t i v a t i o n e n e r g y Q,a n d u s e t h e w o r khardening princi
5、ple to calculate the critical condition of dynamic recrystallization.The results show that as the deformationtemperature increases,the flow stress decreases,and as the strain rate increases,the flow stress increases.The higher thedeformation temperature,the lower the strain rate,and the more thoroug
6、h the dynamic recrystallization;Calculate materialparameter values using the sine function of Zener Hollomon parameters a、n、A.T h e a c t i v a t i o n e n e r g y O f o r h o t d e f o r ma t i o nof AH60C high-strength steel is 293 305.163 J/mol;the critical strain decreases with the increase of d
7、eformation temperatureand increases with the increase of strain rate.Moreover,under the experimental conditions,the prediction model for thedymamic erysalliaioncrtial strainof AH60 hghstrenghsel is.-3.4 x 10(-4)89.KEY WORDS AH6OC Dynamic recrystallization Behavior Activation energy Critical conditio
8、n0前言高强度钢广泛应用于工业领域，在社会经济中具有举足轻重的地位。安阳钢铁近几年开发了强度大于46 0 MPa的AH60C微合金化高强钢，AH60C高强钢强度高、抗震性强，市场需求量较大。因此，本研究主要针对AH60C微合金化高强钢热变形下的动态再结晶行为进行研究，微合金钢在热变形条件下的动态再结晶可以降低位错密度、影响变形抗力、细化晶粒等，从而进一步提高产品的力学性能2-3。该研究通过Gleeble-3800 热模拟机对AH60C高强钢进行单道次压缩试验，研究了AH60C高强钢在变形温度8 50、950、10 50，应变速率0.1sl、1s l、10 s 条件下的动态再结晶行为，计算出AH
9、60C高强钢、n、A 等材料参数以及热变形激活能Q，建立本构方程，利用加工硬化原理确定动态再结晶临界条件，得到了临界条件和热变形参数之间的定量关系，从而为AH60C高强钢在实际中的热加工工艺制定、优化以及生联系人：闫寒，硕士研究生，河南.安阳（4550 4），安阳钢铁股份有限公司技术质量处；1收稿日期：2 0 2 2-11-2 518产提供一定的参考依据。1试验材料和方法该试验材料为安钢生产的AH60C高强度结构钢连铸坏，工艺流程：转炉一吹氩站一LF精炼炉VD宽板坏连铸机，化学成分见表1。在2 0 0 mm1500mm连铸坏上取2 0 0 mm750mm的试验样，将试验样切割并加工成8mm12
10、mm的圆柱体，打磨成光滑表面。在设定的变形温度、应变速率、应变量等条件下，利用Gleeble-3800热模拟机进行恒温、恒应变速率的压缩试验。采用单道次压缩试验，将试样以2 0/s加热至12 0 0，保温5min，然后以10/s冷却至钢种CAH60C0.17加热条件编号加热温度/1120021 2003120041 20051200612007120081 200912002结果与讨论2.1不同变形条件下应力一应变曲线240F300850280220F950200180160F1404至120F100806040200.00.10203040506070.80.91.01.11213(a)应变
11、速率0.1 s-从图2 可以看出，应变速率一定时，随着变形温度的升高，流变应力降低。并且，流变应力随着应变的增大而迅速增大，明显呈现出加工硬化现象。随着变形温度的升高，分子间的动能增加，导致原子间的结合力逐渐降低，此时合金的变形抗力随着变形温度的升高逐渐降低。当应变速率为0.1s，变形温度达到10 50 时，变形抗力先河南冶金850、950、10 50，保温10 s开始变形，应变速率为0.1s、1s、10 s ，应变量为1.2 0，快速水冷，试验方案参数见表2，工艺如图1所示。1200C,300s20C/s图1单道次压缩试验工艺表1AH60C化学成分成分%SiMn0.321.54表2AH60C
12、单道次压缩试验方案冷却至变形温度再保温时间/s保温时间/s3003003003003003003003003001050应变2023年第1期T-850-105010C/s=0.1s-1,1s-1,10s-1LOs水泽时间/sPS0.0170.010变形温度/应变速率/s-1108501085010850109501095010950101050101050101050AH60C高强钢在不同变形温度和不同应变速率下的应力应变曲线，如图2 所示。350F260850240950220200180160140120100804020.00204(b)应变速率1s-1图2 AH60C应力应变曲线增加后
13、下降，明显发生了动态再结晶行为。当变形温度在950、8 50 时，随着应变的增加，流变应力不断增加，并没有显示出动态再结晶现象。在热变形激活能的控制下，动态再结晶的形核率随着变形温度的不断升高而不断增大，从而增加了晶核长大的驱动力，进而增强了动态再结晶的软化作用。因此，随着变形温度的升高，流变应Nb0.017变形条件0.11.010.00.11.010.00.11.010.03002501050200100500.608应变V0.07应变量1.201.201.201.201.201.201.201.201.20850950C10501.0120.00.1020304050.6070.8091.
14、01.11213(c)应变速率10 s-I应变2023年第1期力逐渐降低，动态再结晶的程度逐渐增加。相反，随着变形温度的降低，流变应力逐渐增加，动态再结晶的程度逐渐降低，甚至不会发生动态再结晶现象。当应变速率为1s-I时，变形温度达到1050时，应力应变曲线有减缓趋势，说明有发生动态回复，可以判断出该应变速率下的软化作用弱于应变速率为0.1s-时。随着应变速率的增大，应力应变曲线没有出现很好的峰值现象，是因为随着应变速率的增大，在变形过程中很快形成了足够的位错塞积，变形储能就会很快超过临界值，从而诱发动态再结晶。这一过程快速、反复进行，晶粒尺寸较小，对后续变形阻力减小程度不明显，很难出现动态再
15、结晶特征曲线的完美峰值，甚至不会出现动态再结晶现象。此外，所需的时间会随着应变速率的提高而缩短，导致应变更加局部化，此时需要更大的应力才能使整体材料都发生应变，因此随着应变速率的增大，流变应力不断增大。2.2变形激活能从以上试验得到的应力应变曲线分析，已知随着变形温度的降低，峰值应力以及对应的能量越高，动态再结晶发生的可能性越小。这种关系可以通过 Zener-Hollomon（z）来表示l:Z=sexp(-%)RT式中，应变速率，s;9再结晶激活能,J/mol;R气体常数，R=8.3145J/（m o l K）；T一一热变形的绝对温度，K。乙是温度补偿变形因子。当变形温度较低，并且变形程度较高
16、时，乙值越大。与高温金属材料变形过程不同的是，高温延伸过程类似的热激活能过程取决于变形温度和变形速率，因此可以选用包含变形激活能和温度T的双曲正弦方程描述 5-7 。低应力水平下：6=Aioexp(-%)RT高应力水平下：=Azexp(o)exp(-%)R7式中，应变速率，s;T绝对温度，K；R气体常数；Q热变形激活能，J/mol。可以通过A、n、之间的关系来描述高温的流变特性。热变形的条件已被W.J.M.Tegart和C.M.Sellars通过实验验证了，可用温度补偿电压率的齐纳-霍尔参数来表示：Z=Asinh(o)J河南冶金对式（2）式（3）、式（4）两边取对数，计算得到以式（5）式（6）、式（7）：Ini=lnAi-+nitnRTlno=lnA2-+olnZ-lnA-nlnsinh(o)通过单道次压缩试验得到的AH60C在不同温度不同速率条件下的峰值应力p，见表3。表3AH60C高强钢峰值应力变形温度TI应变速率8/0.18501.010.00.19501.010.00.110501.010.0通过式（5）和式（6）可以看出n和分别为lno-、-ln 的斜率，分别以lno和、和l