MMS系列热力模拟实验机

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单道次压缩实验- 单道次变形过程参数对组织性能的影响

变形的过程参数是影响材料组织性能的重要因素，它主要由三个参数组成：a、变形温度T对组织性能的影响；b、应变量对组织性能的影响；c、冷却速率对组织性能的影响。下面以研究“超级钢SS400的轧制工艺与显微组织和力学性能 ” 的实验为例进行说明。
（1）实验工艺
实验用碳素结构钢SS400，进行单道次压缩变形实验，探讨各变形工艺参数对最终铁素体晶粒尺寸的影响，其变形工艺示意图如图3.2.6。

图3.2.6 单道次压缩实验工艺图

（2）实验结果及分析
a、变形温度的影响
按图3.2.6对SS400钢在850℃、800℃和750℃分别进行应变为0.6、应变速率为5s-1的压缩变形，变形后以10℃/s的速度冷却，获得的显微组织如图3.2.7a，b，c。从图3.2.7看出，变形温度由850℃降到800℃获得的铁素体晶粒细化，但变形温度由800℃降到750℃，出现铁素体晶粒大小不均，个别晶粒粗大。这是因为750℃已经为铁素体与奥氏体的双相区，奥氏体相变后形成细小的铁素体，而先共析铁素体只有少数发生了静态再结晶，大部分变形后形成长条状没有得到细化。由这一实验可以初步断定，为得到均匀、细小的等轴铁素体，变形温度选在800℃较为合适。

图3.2.7 SS400钢进行应变为0.6的变形后10℃/s冷却的显微组织变形温度：a. 850℃；b. 800℃；c. 750℃

b、应变量的影响
对SS400钢按图3.2.6在800℃进行应变为0.2和0.4的变形，变形后水淬，获得的显微组织如图3.2.8a，b。从图3.2.8a，b看出，当应变为0.2和0.4时，在奥氏体的晶界处均诱发出细小的铁素体。随着应变量的增大，应变诱发铁素体量增多、尺寸细化，且应变诱发铁素体在比较大的冷却速度范围内长大速度较慢。这说明通过增大变形过程中的应变量，能够细化铁素体晶粒。

图3.2.8 SS400钢800℃变形后淬火的显微组织应变量：a、0.2；b、0.4

c、冷却速率的影响
对SS400钢按图3.2.6在850℃进行应变为0.6的变形，变形后分别以10℃/s、20℃/s和30℃/s的速度冷却获得的显微组织如图3.2.9 a，b，c。从图3.2.9 a，b，c看出，冷却速度从10℃/s提高到20℃/s铁素体晶粒得到细化，从20℃/s提高到30℃/s晶粒细化不显著，且大部分晶粒成为非等轴状。这是因为微细等轴的铁素体晶粒通常从奥氏体晶界在小过冷度、低成长速度下形成，冷却速度加大，使铁素体相变的过冷度加大，核长大速度加大，因此，铁素体易成为非等轴状。从这一实验说明，为了获得微细的等轴铁素体，变形后的冷却速度并非愈大愈好，存在一个最佳冷速。

图3.2.9 SS400钢在850℃进行应变为0.6
变形后冷却的显微组织
冷却速度：a. 10℃/s；b. 20℃/s；c. 30℃/s

综上所述，为获得细小的、等轴铁素体晶粒，在800℃进行较大应变的变形，以20℃/s的速度冷却较为合适。