热轧带钢板形理论及金属变形的研究_.pdfVIP

3 热轧带钢金属变形的热模拟实验研究 3 热轧带钢金属变形的热模拟实验研究 板带钢轧制工艺中，成品的质量（轧后板材的板形和板厚尺寸精度）受到轧 制压力、连轧张力因子、变形温度、变形速度、轧制道次、压下量等因素的影响。 其中要确定每道次的轧制压力，而金属塑性变形抗力（又称金属塑性变形阻力） 决定了平均单位压力，同时变形抗力又受变形温度、变形速度、变形程度等轧制 条件的影响。确定轧制过程的变形温度、变形速度、变形程度对带钢板形板厚的 控制有着至关重要的影响。金属塑性变形抗力是表征钢材压力加工性能的一个基 本量，正确确定不同变形条件下材料的变形抗力是制定合理带钢板形板厚控制模 型、实现轧制过程模拟及研究轧制过程金属变形行为等必不可少的条件。 3.1 影响金属变形抗力的因素[40][41] 不同的金属材料具有不同的变形抗力，同一种材料在不同变形温度、变形速 度、变形程度下的变形抗力也不相同，前者是金属材料的本身属性，是内因；后 者是属于变形过程的工艺条件，是外因。 3.1.1 金属化学成分及组织状态的影响 不同的金属变形抗力不同，比如铅的变形抗力就比钢的低很多，同一金属所 含的合金元素和杂质不同其变形抗力也不同，合金元素加入后，基体金属点阵畸 变增加，或者形成第二相组织，这些都使变形抗力增加。合金元素在基体中主要 是以固溶体和化合物的形式存在，前者对变形抗力影响不明显而后者会使基体金 属变形抗力增大。 合金元素一般使钢的再结晶温度升高，再结晶速度降低，因而使钢的硬化倾 向性和速度敏感性增加，在变形速度高时，钢会表现比变形速度低时更高的变形 抗力。大量实验结果证明了材料的屈服极限值随晶粒大小而变化，并应该满足 Hall-Petch 关系式： σ σ =+Kd −1/ 2 （3.1 ） s 0 式中 σ ——金属的屈服强度； s σ ——材料的相关常数； 0 K —— 比例常数； d —— 晶粒的直径。 3.1.2 变形温度对变形抗力的影响 一般情况下，随着温度的升高，金属原子间热震动的振幅增大，原子间健力 减弱，结合力降低，从而使金属和合金所有强度指标（屈服极限、强度极限和硬 39 重庆大学硕士学位论文 度等）均降低，即变形抗力随着温度升高而降低。金属在高温下要发生回复和再 结晶过程，致使由于塑性变形所产生的加工硬化得以消除，变形抗力降低。还有， 在温度改变时，金属会出现相变和同素异构体，致使金属在该温度范围内变形抗 力有所起伏。 3.1.3 变形速度对变形抗力的影响 单位时间内的相对变形程度或相对变形对时间的导数，称之为变形速度。可 用下式表示： dε u （3.2 ） dt 变形速度对变形抗力的影响非常大，通常随变形速度的增大，变形抗力提高。 强化-恢复理论认为，塑性变形过程中，变形金属有两个相反的过程——强化过程 和软化过程（恢复和再结晶）同时存在。因为恢复和再结晶过程不仅同晶格畸变 和变形时金属的温度高低有关，而且与过程的时间（孕育时间及成核长大时间） 有关，所以若变形速度的增加有利于软化过程，则变形抗力降低；若其过程时间 缩短而不利软化迅速完成，则变形抗力增加。 在热变形温度范围内一般用列陶提出的公式： ⎛ ⎞ m u σ σ 0 ⎜ ⎟ （3.3 ） s s