Page 40 - 机械工程材料2024年第十一期
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张肖佩佩，等： 18CrNiMo7-6齿轮钢的动态再结晶和亚动态再结晶行为及其动力学模型
表1 不同变形条件下试验钢的动态再结晶临界应变 2
和峰值应变 1
Table 1 Critical strains and peak strains of dynamic -1 0
recrystallization of test steel under different ln[-ln(1-X DRX )] -2 -1 050 ℃, 0.01 s -1
deformation conditions -3 -1 100 ℃, 0.01 s -1 -1
-1 150 ℃, 0.01 s
−1 -4 -1 100 ℃, 0.1 s -1
变形温度/℃ 应变速率/s 临界应变 峰值应变 -5 -1 150 ℃, 0.1 s -1
-6 -1 150 ℃, 1 s -1
0.01 0.127 2 0.26
-2.0-1.5-1.0-0.5 0 0.5 1.0 1.5 2.0
0.1 0.228 3 0.35 ln((ε-ε c )/ε p )
1 000
ε
ε
ε
1 0.274 6 0.39 图 4 不同变形条件下 ln［ −ln (1 −X DRX )］与 ln［(ε −ε c )/ε p ］
之间的线性拟合结果
5 0.281 5 0.40
ε
Fig. 4 Results of linear fitting between ln[−ln (1−X DRX )]与ln[(ε −
0.01 0.124 4 0.17
ε ε c )/ε p ] under different deformation conditions
ε
0.1 0.236 1 0.30
1 050 晶体积分数曲线，并与式（1）计算得到的结果进行
1 0.253 3 0.37
对比。由图 5 可知：根据流变应力曲线计算得到的
5 0.303 4 0.39
动态再结晶体积分数基本落在理论动态再结晶体
0.01 0.098 6 0.13
2
积分数曲线上，决定系数R 均大于0.9，说明建立的
0.1 0.120 8 0.23
1 100 动态再结晶动力学模型准确；应变速率越小或变形
1 0.212 7 0.36
温度越高，动态再结晶进程越快，试验钢达到完全
5 0.288 7 0.37
动态再结晶状态越快，说明较高变形温度和低应变
0.01 0.046 8 0.11
速率的变形条件更适合试验钢的动态再结晶。
0.1 0.093 2 0.19
1 150 由图 6 可知：在变形温度 1 000 ℃、应变速率
1 0.171 7 0.31
5 s −1 条件下，由于应变速率过大，试验钢的部分变
5 0.211 9 0.33
形晶粒无法获得足够的热激活能进行再结晶，这些
表1中试验钢的临界应变和峰值应变进行线性拟合， 晶粒随着应变持续增加进一步拉长，导致组织均匀
得到两者比值为0.77。综上，试验钢的动态再结晶 性变差，对材料的力学性能造成不利影响；在变形温
动力学模型为 度1 150 ℃、应变速率0.01 s −1 条件下，试验钢已完
3.227 1 成再结晶过程，相邻晶粒的晶界消失，晶粒粗化，这
X = 1-exp -0.402 7 ε - ε c 是由于在较高的变形温度下，原子扩散速率加快，促
DRX ε
p 进了动态再结晶进程，并且由于应变速率较低，热变
ε = 0.77ε
c p 形时间较长，晶粒发生粗化。
ε 739ε 0.139 738 47 380.9 2.2 亚动态再结晶行为
p = 0.004 exp RT （5） 由图7可以看到，第二道次热压缩的应力均低于
由式（5）得到不同变形条件下的理论动态再结 第一道次热压缩的卸载应力，这表明试验钢在道次
1.0 - 0.01 s ，式(1) 1.0
-1
- 0.1 s ，式(1) 0.8
-1
动态再结晶体积分数 0.6 R =0.995 6 -1 -1 动态再结晶体积分数 0.6 - - - 1 000 ℃，式(1)
-
-1
1 s ，式(1)
0.8
-1
0.01 s ，式(5)
2
R =0.952 5
0.1 s ，式(5)
1 s ，式(5)
1 050 ℃，式(1)
0.4
0.4
2
1 150 ℃，式(1)
1 000 ℃，式(5)
0.2
0.2
1 050 ℃，式(5)
1 150 ℃，式(5)
0 0
0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
真应变 真应变
(a) 1 000 ℃，不同应变速率 (b) 0.01 s ，不同变形温度
-1
图 5 根据式 (1) 和式 (5) 计算得到不同变形条件下试验钢的动态再结晶体积分数
Fig. 5 Calculation of dynamic recrystallization volume fraction of test steel under different deformation conditions by equations (1) and (5):
(a) at 1 000 ℃ and different strain rates and (b) at 0.01 s −1 and different deformation temperatures
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