第51卷第18期2015年9月
机械工程学报
JOURNAL OF MECHANICAL ENGINEERING
Vol.51 No.18
Sep. 2015
DOI：10.3901/JME.2015.18.091
基于位错密度的残余应变计算方法*
王蕾唐荻宋勇
(北京科技大学冶金工程研究院北京 100083)
摘要：通过研究变形过程和变形间隔时间内的位错密度变化规律，提出用变形前的初始位错密度来表示残余应变的大小。在Gleeble-3500热模拟试验机上对X70管线钢进行双道次压缩试验，对试验数据进行回归拟合得到位错密度模型参数。计算不同变形间隔时间下的初始位错密度，并结合变形抗力模型计算变形抗力。变形抗力的计算值和实测值有较好的一致性，表明可以用该模型来表示残余应变对变形抗力的影响。对不同的变形间隔时间，静态回复和静态再结晶对位错密度的影响程度不同。变形间隔时间短时，静态回复过程占主导，在计算残余应变时必须考虑静态回复过程对位错密度的影响；变形间隔时间长时，可以只考虑静态再结晶过程对位错密度的影响。该模型基于残余应变产生的微观机理，较传统残余应变模型的使用范围更广，计算精度更高。
关键词：残余应变；位错密度；变形抗力；静态回复；静态再结晶
中图分类号：TG142
Computational Method of Residual Strain Based on Dislocation Density
WANG Lei TANG Di SONG Yong
(Engineering Research Institute, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083)
Abstract：Based on the dislocation density changes during deformation and deformation interval, a method of using the initial dislocation density before the deformation to describe residual strain is proposed. Double-hit compression tests are performed in X70 pipeline steel on a Gleeble-3500 thermomechanical simulator. Parameters of dislocation density model are obtained after the test data regression. The initial dislocation density after different time interval is calculated. The deformation resistance is also calculated from deformation resistance model. The good agreement between the predicted values of deformation resistance and experimental results indicates the validation of the computational method. As static recovery is dominant when the interval time is short, it is necessary to take the static recovery into account when calculating residual strain. It can only take static recrystallization into consideration when the interval is long. The method of this study is based on the formation mechanism of residual strain. It has a wider range of application and a better precision of calculation comparing with the traditional methods.
Key words：residual strain；dislocation density；deformation resistance；static recovery；static recrystallization
0 前言
在热轧生产中，随着生产技术的发展和自动化控制水平的日益提高，客户对产品质量的精度要求也越来越高，其中厚度精度是一个非常重要的衡量指标。热轧产品的厚度控制精度很大程度上取决于轧制力的预报精度，而轧制力预报的关键在于变形抗力计算，因此有关如何提高变形抗力模型预报精度的研究一直广受关注。
* 中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(FRC-IC-14-005)。20141218收到初稿，20150330收到修改稿
热轧过程金属的变形抗力除了与变形量、变形温度、变形速度和钢的化学成分等因素有关外，还受到变形历程的影响。比如，在中厚板或带钢的精轧阶段，在前后变形间隔中有可能只发生部分再结晶，金属内部的加工硬化在后续变形时不能完全消除，因此在计算变形抗力时不能忽略残余应变的影响，否则将会显著影响轧制力预报精度。特别是对于一些高合金钢轧制，合金元素Nb、V、Ti等在形变诱导下析出第二相粒子阻止奥氏体再结晶的进行，轧件在变形间隔过程中发生再结晶的比例可能较小，残余应变对后续轧制变形的影响很大，在计算变形抗力时必须要准确地预报残余应变的大小。