文献综述
论文题目：Q550低碳微合金钢热变形行为研究 姓名： 班级： 学号：
高强度低合金钢具有较高的屈服强度，良好的焊接性能，冷加工性能良好，特别是在弯曲和板厚方向上的塑性性能良好，断裂韧性高，较低的韧脆转变温度，良好的热加工性能等等。因此被广泛应用于建筑、船舶、高压容器、管材、线材、车辆、工程机械等行业。这类钢材能够这么广泛地的应用于各个行业。我国在20世纪80年代末就开始开展了相关方面的研究和开发，2024年就启动了新一代钢铁材料的重大基础研究项目，为实现新一代超细化、低成本、节能型钢种的开发，发展了低碳贝氏体钢的组织细化跟组织控制技术，基本实现了中温转变组织超细化及性能的大幅度提高，该技术现在已经在我国冶金企业全面推广和使用。
Q550属于高强度低合金钢，它在生产制备时采用控制轧制和控制冷却工艺，微合金元素使钢的奥氏体在转变之前的热变形过程中达到了合理的组织状态，在转变后得到更细小的铁素体晶粒，从而使钢具有高强度和高韧性的配合。而金属的高温塑性变形行为是制定其挤压、轧制、扭转等热加工工艺的理论依据。所以研究Q550低碳微合金钢高温塑性变形时的流变应力行为、σ-ε -T 相关性、变形条件与组织和性能间的关系以及变形过程中的回复和再结晶行为等，从而为Q550低碳微合金钢的挤压、轧制等热加工组织与性能控制、工艺制定、模具设计、设备选型等提供理论依据和实验基础[1～5]。
本综述将简单介绍Q550的研究现状，热变形理论基础，物理模拟和数值模拟，动态再结晶，明确论文的研究内容。
一、研究现状
研究材料的热变形行为，流变应力是材料在高温下的重要变量之一，是表征合金和金属的变形能力的一个基本变量。流变应力的变化对应着在变形过程中合金和金属的显微组织演变，利用流变应力值能量化分析模拟合金的变形过程。在热变形过程中，变形温度、应变量、应变速率是影响流变应力行为的三个重要参数。
在我国 20 世纪 80 年代初已经开始了“控制轧制、控制冷却”这一领域
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的研究，在实践中也积累了丰富的有关轧制组织和工艺参数的数据。重钢股份公钢研究所的陈文满、李利、肖亚等[6]分析了研制CGQ550D钢板的工艺和技术难点，研制出了采用低碳贝氏体钢成分设计，利用控轧控冷配合热处理技术来生产550MPa级别的工艺；太钢集团临汾钢铁有限公司的段双霞[7]运用了金相检验、金相显微硬度、力学性能测试等手段研究了Q550D钢板延伸率不合格的原因并得出Q550D钢中由于成分偏析而引起带状组织、MnS钢中硫化物夹杂多级别高还有内部疏松缺陷是钢板轧制后延伸率不合格的主要原因，提出可以用热处理技术来解决；吕斌、宋波[8]通过对Q550成分设计、生产以及轧制情况进行分析，找出了合理成分组成，提出在冶炼工序中利用不锈半钢增加镍、铬的含量以满足钢板成分需要的途径；杨道和[9]针对Q550D在焊接过程中出现的常见问题提出了相应的解决办法；林鹏、严慧成等[10]研究了Q550D在不同装炉温度下的组织演变过程，并探讨了加热制度，最终得到了在不同加热制度下淬火之后的金相组织得出Q550D钢理想的热装区间是共析线温度下的低温区；蒋庆磊、李亚江等[11]在不预热条件下采用不同合金成分焊丝焊接 Q550钢，研究了焊丝中的合金对焊缝组织、接头抗拉强度及冲击韧性的影响；冯路路[12]采用中碳高Mn的微合金化设计，采用TMCP工艺在两阶段轧制并加速冷却最终生产出了符合性能要求的Q550钢板；董现春、张熹等[13] 采用斜Y裂纹敏感性实验、焊接热影响区最高硬度试验研究了Q550D钢板的冷裂纹敏感性；张武斌[14]研究了轧制和冷却工艺对550MPa汽车钢板组织性能的影响，分别试验和调整了加热温度、终轧温度、轧制压下率等轧制工艺参数和卷取温度、卷取模式等冷却工艺参数对550MPa级别汽车钢板组织金额性能的影响。
二、热变形理论基础
热变形是金属变形的一种，金属在再结晶温度以上发生的塑性变形。热变形机制指的是热加工过程中微观组织的变化过程及原理，热变形过程中钢的奥氏体再结晶行为包括动态再结晶、动态回复、超塑性变形、各种微观裂纹的形成、流变失稳和热加工过程中的析出溶解等过程。在热变形条件下，随着位错数量的增加，位错运动会使部分位错消失或重新排列，而畸变能累积到一定程度就会发生再结晶，使更多位错消失。这两个过程同时在进行，并贯穿在热加工变形的全过程中，根据这两个过程的平衡状况来决定材料的变形应力。钢在热变形时加工
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硬化与再结晶过程同时存在，而加工硬化又几乎同时被再结晶消除。自由锻、热模锻、热轧、热挤压等工艺都属于热变形加工。热塑性变形的主要目的是通过发生动态再结晶来获得满足使用要求的性能及晶粒组织。
为了更加系统深入地研究合金的热变形特征，首先对金属材料热变形过程中的力学行为及微观机理要有全面的认识，因此有必要对热变形过程中的动态软化行为和典型流变应力曲线特征进行概述。 1、流变应力曲线特征
由于变形条件的不同，热变形过程的流变应力曲线可能会出现如下不同的几种类型（如图1）：
（1）只发生加工硬化（曲线a）
（2）只发生加工硬化与动态回复（曲线b） （3）发生连续动态再结晶（曲线c） （4）发生不连续动态再结晶（曲线d）
图1 热变形的流变应力曲线类型
在热变形过程中，由于材料各部分受力不均匀，使不同部位的再结晶过程进行的先后不同，因此产生了连续的动态再结晶（曲线c）和不连续的动态再结晶（曲线d）两种情况，对于这种现象，各国学者从不同角度进行了解释，归结起来大致有三种结论：（1）Luton和Sallar等人[15]认为如果发生动态再结晶的临界应变?c大于动态再结晶所需要的应变量?r则当第一轮再结晶完成时，再结晶晶粒位错密度未能达到发生新一轮动态再结晶的临界值，因而曲线表现为多峰，也就是发生不连续动态再结晶；相反，如果?c??r，那么几个再结晶循环就可以重叠的进行，曲线就表现为单峰特征，也就是发生连续动态再结晶。（2）R.Ding和Z.X,Guo[16]则充分考虑了晶粒内部位错密度跟晶粒尺寸的影响，假设动态再结晶形核的位置为原始晶粒的晶界，当动态再结晶开始后，如果原始晶界都已经成为再结晶核心，新晶粒的位错密度还没有达到发生新一轮动态再结晶的临界值，就需要应变量的进一步增加，这时候则发生不连续的动态再结晶；反之，原始晶界被消耗之前，若新晶粒的位错密度就达到了产生新一轮动态再结晶的临界值，则发生连续动态再结晶。（3）Saksi[17,18]等人在试验中发现，流变应力曲线特征与再结晶晶粒尺寸?rex跟原始晶粒尺寸?0的比值有关：当?0?2?rex时，则由于原
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