微碳钢铁素体区轧制的变形抗力模型

《基于热连轧实测数据的金属材料变形抗力模型研究》篇一一、引言金属材料的变形抗力是工业制造领域中的关键参数之一，对材料的加工性能和产品最终质量有着决定性影响。

随着现代工业技术的不断发展，对金属材料加工的精度和效率要求越来越高，因此，建立准确、可靠的变形抗力模型显得尤为重要。

本文基于热连轧实测数据，对金属材料变形抗力模型进行研究，旨在为实际生产过程中的材料选择和工艺控制提供理论依据。

二、文献综述金属材料的变形抗力一直是材料科学研究领域的热点问题。

过去的研究主要从理论分析、实验研究和数值模拟三个方面展开。

理论分析主要基于材料的物理性质和化学性质，通过数学模型来描述材料的变形行为。

实验研究则通过实际实验数据来验证理论模型的准确性。

数值模拟则利用计算机技术对材料的变形过程进行模拟，以预测材料的变形行为。

然而，这些研究往往缺乏对实际生产过程中热连轧实测数据的充分利用。

近年来，随着工业技术的不断发展，越来越多的学者开始关注基于实测数据的金属材料变形抗力模型研究。

这些研究通过收集实际生产过程中的热连轧实测数据，分析材料的变形行为，建立更加准确的变形抗力模型。

这些模型不仅可以提高材料加工的精度和效率，还可以为工艺控制提供重要的理论依据。

三、研究方法本研究采用热连轧实测数据，通过对数据的分析和处理，建立金属材料的变形抗力模型。

具体步骤如下：1. 数据收集：收集实际生产过程中的热连轧实测数据，包括温度、压力、速度等参数。

2. 数据处理：对收集到的数据进行处理，包括数据清洗、数据转换等步骤，以保证数据的准确性和可靠性。

3. 模型建立：根据处理后的数据，建立金属材料的变形抗力模型。

本研究所采用的模型为多元线性回归模型，通过分析不同参数对材料变形抗力的影响，建立模型参数之间的关系。

4. 模型验证：通过对比模型预测值与实际值，验证模型的准确性和可靠性。

四、实验结果与分析通过对热连轧实测数据的分析和处理，我们建立了金属材料的变形抗力模型。

《基于热连轧实测数据的金属材料变形抗力模型研究》篇一一、引言金属材料的变形抗力研究在材料科学、机械工程以及制造业等领域具有重要地位。

随着工业技术的快速发展，对金属材料性能的精确预测和控制变得尤为重要。

特别是在热连轧过程中，金属材料的变形抗力直接影响到产品的质量、生产效率和成本。

因此，基于热连轧实测数据的金属材料变形抗力模型研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

二、文献综述在过去的研究中，学者们针对金属材料变形抗力进行了大量研究，提出了多种模型和理论。

这些模型主要基于实验数据和理论分析，包括物理模型、经验模型和混合模型等。

然而，由于金属材料的复杂性和多变性的特点，现有的模型仍存在一些不足，如模型参数的准确性、适用范围等。

因此，基于热连轧实测数据的金属材料变形抗力模型研究具有重要的研究意义。

三、研究内容本研究基于热连轧实测数据，对金属材料的变形抗力进行研究。

首先，收集热连轧过程中的实测数据，包括温度、压力、应变速率等参数。

然后，建立金属材料变形抗力的物理模型和数学模型。

在建模过程中，采用多元回归分析、神经网络等方法，对模型参数进行优化和验证。

最后，将模型应用于实际生产过程中，对金属材料的变形抗力进行预测和控制。

四、实验方法与数据分析本研究采用多元回归分析和神经网络两种方法进行建模。

首先，对实测数据进行预处理，包括数据清洗、标准化等操作。

然后，建立金属材料变形抗力的物理模型和数学模型。

在建模过程中，采用多元回归分析方法对模型参数进行优化。

通过分析模型的拟合度和预测精度，评估模型的性能。

同时，采用神经网络方法对模型进行验证和比较。

通过对两种方法的比较和分析，确定最优的建模方法。

在数据分析过程中，采用统计分析和可视化技术对数据进行处理和分析。

通过绘制散点图、折线图、柱状图等图表，直观地展示数据的分布和变化规律。

同时，通过统计分析方法对数据进行描述性分析和推断性分析，进一步揭示数据之间的关系和规律。

五、结果与讨论通过对实测数据的分析和建模，得到了金属材料变形抗力的模型。

低合金微碳钢的热变形行为及本构方程刘欣;李强锋;汪志刚;张迎晖;谢健明;刘蔚宁【摘要】在Gleeble-3800热模拟试验机上以微碳钢为研究对象,研究了在350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃和0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1条件下的热变形行为,并分析变形后的组织特征,构建温变形本构方程.结果表明,微碳钢的流变应力在变形初期随着应变的增大而增加,而在出现峰值后逐渐趋于平稳,当温度高于750℃时会出现明显的加工软化;运用Sellars-Tegart方程,通过拟合模型中各参数,获得微碳钢的热变形激活能Q为364.894 kJ/mol,并建立了流变应力模型.【期刊名称】《有色金属科学与工程》【年(卷),期】2018(009)004【总页数】7页(P53-59)【关键词】微碳钢;热变形;流变应力;本构方程;显微组织【作者】刘欣;李强锋;汪志刚;张迎晖;谢健明;刘蔚宁【作者单位】江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;江西理工大学材料科学与工程学院,江西赣州341000;国家电网公司交流建设分公司,北京100083【正文语种】中文【中图分类】TG142.33;TF761.2微碳钢（0.01%＜ωC＜0.03%）拥有较高的强度、塑性和深冲性能，以及良好的焊接性和抗老化特性，被广泛应用于汽车外覆盖件和部分结构件中.近年来，随着乘用车车身材料轻量化需求的提高，对先进汽车用钢的强度和深冲性能的优良匹配提出了更高要求.传统无间隙原子（IF）钢，由于超纯净钢质和超低碳含量，使其具有优异深冲性能（r值＞2.0）,然而其抗拉强度较低（＜500 MPa）.Hank-Som[1]和 Yoshikita 等[2]提出了在微碳的基础上通过控制第二相粒子析出发展深冲织构，然而，其最终的γ纤维织构强度仍低于IF钢.因此，急需探索新型生产工艺进一步改善其深冲织构.近些年，温变形技术在IF钢和微碳钢中均有所研究和报道，其中最为典型的就是铁素体区轧制.铁素体轧制又称相变控制轧制，通过铁素体晶内形成大量剪切带来诱发再结晶织构的形成，可以大幅改善深冲性能[3-4].目前铁素体轧制技术的研究主要集中在IF钢上，微碳钢上由于存在典型动态应变时效（DSA）效应而未顺利推广[5-6].除此之外，微碳钢在温变形过程中的基本变形力学参数和模型尚需要深入探索和研究.康娅雪等[7]通过对微碳钢和微合金低碳钢进行了热变形行为研究，得到了2个区域压缩的热变形方程.陈瑾等[8]通过研究微碳钢在铁素体区的热变形行为，得到变形参数与变形抗力的关系,从而建立了微碳钢温轧时的变形抗力模型.不同合金体系下的微碳钢，变形本构方程仍存在一定差异.因此，文中以Cr-Nb微合金化微碳钢为研究对象，研究其热变形行为，分析变形温度、应变速率对其组织演变的影响，并确定流变应力方程，进一步为实现微碳钢的温变形提供参数依据和理论依据.1 实验材料及试验方法实验材料为微碳钢，其化学成分如表1所列.在热轧板中沿轧向取若干个Φ5 mm×8 mm的试样.在试样2端贴上石墨片作为润滑并在Gleebe-3800热模拟试验机上进行热压缩实验.在实验中，压缩量为65%，变形温度有350℃、400℃、450℃、500℃、550℃、600℃、650℃、700℃、750℃，应变速率有 0.01 s-1、0.1 s-1、1 s-1，升温速度为10 ℃/s，升到实验温度后保温3 min之后进行压缩实验.1 s-1时在更低温度（650℃以下）压缩过程中因变形速率过大导致试样打滑，所以在该应变速率下没有对更低的温度进行实验.在实验过程中Gleebe-3800热模拟试验机会自动采集所需的实验数据.试样在压缩后立即水淬，以保留压缩后的原始组织，图1（a）所示为压缩后的试样图.之后使用Sigma型扫描电镜观察试样压缩变形后的组织.试样的端面与压头之间存在摩擦力，所以试样在压缩后呈鼓型.试样压缩后的纵截面分为如图1的3个区域.其中（III）区的晶粒尺寸与实际工艺下的晶粒尺寸是最接近的，所以在实验后取此区的中心位置作为试样组织观察区.2 结果与讨论2.1 真应变-真应力曲线图2所示为微碳钢的真应力-真应变曲线.由图2可知,流变应力值会先随着应变量的增加而迅速增大，并迅速达到峰值.其原因是在变形初期交滑移为主要的软化机制，而因交滑移引起的软化小于因加工硬化导致的硬化，因此在变形初期加工硬化处于主导地位，因此流变应力增大并迅速达到峰值[9].在流变应力达到峰值后有些曲线趋于平稳，但有些曲线会有小幅度的下降.其原因随着变形的继续进行因变形量引起的变形储存能，成为晶粒再结的驱动力[10]，微碳钢开始发生动态回复和动态再结晶，导致微碳钢的软化，从而使应力应变曲线的斜率不断下降.变形量的再增加，材料的软化程度与加工硬化会达到平衡，流变应力达到最大值且保持平稳（温度在350~450℃）；在较高温度时材料发生动态再结晶，使得材料的软化程度将大于加工硬化，从而流变应力在达到最大值后应力会有小幅度的下降（温度在500~750℃）[11].表1 实验材料的化学成分/（质量分数，%）Table 1 Chemical composition of the material/（mass fraction，%）?图1 热压缩后试样及示意Fig.1 Hot compressed sample and schematic diagram图2 微碳钢的真应变-真应力曲线Fig.2 True stress-strain curves of micro-carbon steel during hot compression对真应力—应变曲线进行非线性9次拟合.在真应力—应变曲线上，一点的斜率定义为应变硬化率（θ），对拟合的应力—应变数据进行微分即这样，就可以得到各个应变 (力)条件下的应变硬化率，绘制得图3（a）所示的应变硬化速率θ-σ图.应变硬化率会随着热变形过程的进行而逐渐减小，且在θ-σ图中θ=0时的应力值为峰值应力σp[12].从θ-σ图得到的各变形条件下的峰值应力可与变形温度、应变速率作得图 3（b）.从图 3（b）中可知在同变形速率时，峰值应力随着变形温度的升高而降低，这是因为在低温下进行变形时,加工硬化导致的硬化率高，从而使得回复软化难进行.随变形温度的上升，微碳钢的峰值应力会逐渐降低，主要归因于温度升高，使得空位原子扩散和位错运动的驱动力加大，从而更易发生动态再结晶[13].图3 应变硬化率θ-σ图和变形温度、应变速率对峰值应力的影响Fig.3 Strain hardening rate diagram （θ-σ）and Effects of deformation temperature and strain rate on peak stress2.2 热变形过程中组织的变化图4所示为微碳钢在不同工艺的组织，其中图4（a）到图4（d）为相同应变速率不同温度下的组织.从图4中可以看到，温度在500℃（图4（a））时，组织呈粗大的纤维状，在500℃微碳钢发生了动态回复[13]；在600℃（图4（b））时显微组织仍然呈纤维状，并与500℃的相比更为细长，表明在600℃时微碳钢仍然发生了动态回复但比之前的更完全.在700℃（图4（c））时，发现试样的组织与之前的相似，依然呈纤维状，但存在少量的等轴晶粒，这显示微碳钢在700℃时仍然发生了动态回复，并有生成等轴晶粒的趋势.在750℃时，发现大量的等轴晶粒，在该温度下发生动态再结晶.这些现象说明在微碳钢的热变形行为中，变形温度低时金属的主要软化机制是动态回复，随着变形温度的上升，动态回复发生越完全，当超过临界温度时，主要的软化机制转变为动态再结晶[13].所以正如图3所示一样，随着变形温度的增加，微碳钢的峰值应力是逐渐下降的.图4（d）到图4（f）为相同温度不同应变速率下的组织.从图4中可以看到在应变速率小时（图4（e））有许多的细小的等轴晶粒和少部分纤维状组织的存在，在此应变温度和应变速率下，微碳钢发生了动态再结晶.在应变速率增大时（图4（d））组织仍然是等轴晶粒和纤维状组织，但等轴晶粒含量比图4（e）中的含量低，而纤维状组织含量增加.应变速率再次增大时（图4（f））细小的等轴晶粒几乎观察不到，组织主要为纤维状组织组织.在相同的变形温度（750℃）时，随着应变速率的增加，等轴晶数量越来越少，动态再结晶的程度降低.这主要是因为，变形速率的增加，使得变形时间相应缩短，而位错没有足够时间发生运动，变形后的晶粒也不能及时发生回复与再结晶，动态再结晶只在弯折晶界附近发生[14].从而使得动态再结晶程度有所下降，多边形化晶粒数目减少.图4 微碳钢在不同变形条件下的组织形貌（SEM）Fig.4 Microstructure of micro-carbon steel under different deformation conditions（SEM）2.3 热变形的流变应力本构方程通常利用材料在热变形过程各变形条件之间的联系来预测材料的成形过程.流变应力方程可以描述出材料在热变形过程中各变形条件之间的关系，并在热变形中，一般都用Sellars和Tegart提出的Sellars-Tegart关系式来描述温度和变形速率与流变应力之间的关系[15]：式(1)中，F（σ）是应力的函数，大量的研究结果表明[16-17]，式（1）能较好地描述压缩、扭转等常规的热加工变形.式（1）有3种不同的表达形式：其中Q代表热激活能；n代表应力指数；R代表气体常数；A代表结构因子；T代表绝对温度；通过求Q、A和n，就能获得材料的流变应力值.大量的研究结果表明可用Zener-Hollonmon参数来描述热变形条件[18]：从式（6）中可以推导出如下公式：同时根据双曲正弦函数的定义，可以得到：以上公式，可以用变形温度和变形速率来表示流变应力方程函数，同时也可用Z值的函数来表示流变应力，其公式如下：由式（1）可得：为了计算方便取相应的、T条件下的峰值应力，并分别以lnσ和σ为横纵坐标绘图，得到图5.对图5进行最小二乘法进行线性回归，其中图5（a）中直线的斜率的平均值为n且 n=19.762 6；图 5（b）中直线的斜率的平均值为直线β且β=0.035 66.α值可通过公式=β/n求出，计算得：α=β/n=0.035 66/19.762 6=0.001 804在应变和应变速率不变时，式（10）对 1/T求偏导：的关系Fig.5 Relationship between lnσ、σ and ln图5 lnσ、σ 与ln ε由式（11）可知，在应变速率不变的条件下，ln[sinh（α σ）]与1/T为线性关系；在变形温度恒定的条件下，ln与ln[sinh（α σ）]是线性的关系.K 为直线 1/T～ln[sinh（α σ）]的斜率；n2为直线 ln[sinh（α σ）]～ln的斜率.选取σ、相对应的 T 和，绘制 1/T～ln[sinh（α σ）]图和～ln[sinh（α σ）]~ln 图，如图 6 所示.对其进行最小二乘法线性回归，得图6（a）中直线斜率的平均值K，其值 K=3.370 1；得图 6（b）中直线斜率的平均值 n2，其值n2=13.023 1.从而得到Q=RKn2=8.314×3.3701×1000×13.0231=364.894 kJ/mol.由公式取对数得：式（14）中，lnA 为直线 ln[sinh（α σ）]～lnZ 的截距.当、Q与T已知时，可以求得lnZ值.如图7所示绘制ln[sinh（α σ）]～lnZ 图，并对此数据进行最小二乘法线性回归，线性拟合得：lnZ=50.531+16.021ln[sinh（α σ）]，故lnA=50.531，则A=8.817×1021.将上述得到的参数代入式（9）中，得到微碳钢的流变应力方程为：图 6 ln[sinh（α σ）]与 1 000／T、ln的关系Fig.6 Relationship betweenln[sinh（α σ）]and 1 000 ／T、ln图 7 ln[sinh（α σ）]与 lnZ 的关系Fig.7 Relationship between ln[sinh（α σ）]and lnZ通过流变应力方程计算的峰值应力与实际峰值应力之间的误差较小，说明此流变应力方程有较高的准确性.通过模拟的方法得到了微碳钢温轧时的变形抗力模型，为温轧力的计算提供了依据，为微碳钢的温轧生产提供理论指导.3 结论1）通过试验获得低合金微碳钢的真应力-真应变曲线.随着应变速率的增大，流变应力逐渐增加.随着变形温度的升高，流变应力逐渐降低.在同等条件下，低应变速率（0.01 s-1）和高变形温度（750℃）使得微碳钢易发生动态再结晶.2）通过构建微碳钢的流变应力方程，计算出其激活能Q为364.894 kJ/mol.其流变应力方程为：参考文献：【相关文献】[1]SEONGH H，SHI H C，JAEK C，et al．Effect of hot-rolling processing on texture and r-value of annealed dual-phase steels[J].Materials Science and Engineering A，2010，527（7/8）：1686-1694．[2]HIROMI Y，KANEHARU O，HIDETAKA K，et al．Effect of niobium addition on the texture formation of high strength cold-rolled low 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45钢低温轧制的变形抗力模型刘战英1,冯运莉1,田　薇1,诸葛铭毅2,许满林2,齐建军2,崔光洙3,刘相华3,王国栋3(11河北理工学院,河北　唐山　063009;21石家庄钢铁有限公司,河北　石家庄　050031;31东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室,辽宁　沈阳　110004)摘　要:利用G leeble -1500热模拟试验机对45钢低温轧制的金属塑性变形抗力进行试验研究。

通过实测不同变形温度、变形速率、变形程度和变形抗力的关系,建立了金属塑性变形抗力的数学模型。

通过对模型进行回归分析,证明该模型具有良好的曲线拟合特性,可为实施低温轧制工艺、计算力能参数提供理论计算依据。

关键词:热模拟;低温轧制;数学模型;变形抗力中图分类号:TG 335162 文献标识码:A 文章编号:1003-9996(2004)01-0012-03Model of deformation resistance of 45steel in low temperature rollingL IU Zhan 2ying 1,FEN G Yun 2li 1,TIAN Wei 1,ZHU GE Ming 2yi 2,XU Man 2lin 2,QI Jian 2jun 2,CU I Guang 2zhu 3,L IU Xiang 2hua 3,WAN G Guo 2dong 3(11Hebei Science &Technology University ,Tangshan 063009,China ;21Shijiazhuang Iron &Steel Co 1,Ltd.,Shijiazhuang 050031,China ;31The State K ey Lab.of Rolling and Automoction of Northeastern University ,Shenyang 110004,China )Abstract :The test study for deformation resistance of 45steel was engaged in low temperature by the G leeble 215001The deformation resistance was determined in different from deformin g level ,deforming rate and deforming temper 2ature 1The model of deformation resistance was established 1The model had better tally with data of real determine ,and is the reference for calculating other parameters in low temperature rolling.K ey w ords :heat simulation ;rolling in low temperature ;mathematic model ;deformation resistance收稿日期:2003-08-19作者简介:刘战英(1949-),男(汉族),河北宁河人,教授,金属材料工程教研室主任。

•酒钢科技2019年第1期•SUS444铁素体不锈钢冷加工硬化数学模型设计齐巍I王珂$(1.酒钢集团宏兴股份公司不锈钢分公司；2.酒钢集团宏兴股份公司钢铁研究院，甘肃，嘉峪关，735100)摘要：通过对SUS444铁素体不锈钢退火酸洗卷进行不同压下率的轧制试验，从变形抗力、塑性、韧性角度研究了其冷加工硬化行为，建立了冷加工硬化数学模型，所建立模型可以对本钢种进行不同工艺参数的加工硬化指标的预测及优化。

验证试验表明，该模型具有较高的准确度，可以满足生产应用”关键词：铁素体不锈钢；变形抗力；加工硬化；数学模型Mathematical Model Design of Cold Working Hardening of SUS444Ferritic Stainless SteelQi Wei',Wang Ke12(1.Stainless Steel Branch of HongXing Iron&Steel Co.Ltd.,2.Iron and Steel Research Institute of HongXing Iron&Steel Co.Ltd,Jiuquan Iron and Steel(Group)Corporation.Jiayuguan,Gansu,735100)Abstract：The cold working hardening behavior of SUS444ferritic stainless steel annealed pickled coils was studied from the point of view of deformation resistance,plasticity andtoughness,and the mathematical model of cold-working hardening was established.The modelcan predict and optimize the work hardening index of the steel with different process parameters.The experimental results show that the model has high accuracy and can be used in production.Key words：ferritic stainless steel;deformation resistance;working hardening;mathematical model1前言以304不锈钢为代表的奥氏体不锈钢相比拥有许多优点，例如：热膨胀系数小、成本低、价格受铁素体不锈钢作为节Ni经济型不锈钢.与国际Ni价波动影响小、耐高温氧化和应力腐蚀等,1-•酒钢科技2019年第1期•因此被广泛应用于家用电器、汽车排气系统、建筑和装饰材料“。

《基于热连轧实测数据的金属材料变形抗力模型研究》篇一一、引言随着现代工业的快速发展，金属材料在各种工程领域中得到了广泛应用。

在金属材料的加工过程中，变形抗力是一个重要的物理参数，它直接关系到材料的加工性能和产品质量。

因此，研究金属材料的变形抗力模型，对于提高金属材料的加工效率和产品质量具有重要意义。

本文基于热连轧实测数据，对金属材料的变形抗力模型进行研究，旨在为金属材料的加工提供理论依据和技术支持。

二、金属材料变形抗力的基本概念金属材料的变形抗力是指在外力作用下，金属材料发生塑性变形时所表现出的抵抗变形的能力。

变形抗力的大小与金属材料的化学成分、组织结构、温度、应变速率等因素有关。

在金属材料的加工过程中，变形抗力的准确预测对于控制加工过程、优化工艺参数、提高产品质量具有重要意义。

三、热连轧实测数据的获取与处理为了研究金属材料的变形抗力模型，需要获取大量的热连轧实测数据。

这些数据包括温度、应变速率、应变、应力等参数。

在获取实测数据的过程中，需要采用先进的测试技术和设备，确保数据的准确性和可靠性。

同时，还需要对实测数据进行处理和分析，提取出与变形抗力相关的特征参数。

四、金属材料变形抗力模型的研究方法本文采用数理统计和机器学习等方法，对热连轧实测数据进行处理和分析，建立金属材料的变形抗力模型。

具体而言，首先对实测数据进行归一化处理，消除量纲和量级的影响；然后采用多元线性回归、支持向量机等算法，建立变形抗力与温度、应变速率、应变等参数之间的数学关系；最后通过交叉验证和误差分析等方法，对建立的模型进行验证和优化。

五、金属材料变形抗力模型的应用建立的金属材料变形抗力模型可以广泛应用于金属材料的加工过程中。

具体而言，可以通过输入实时的温度、应变速率等参数，预测金属材料的变形抗力，从而控制加工过程、优化工艺参数、提高产品质量。

此外，该模型还可以用于金属材料的性能评估和优化设计，为新材料的研究和开发提供理论依据和技术支持。