合金非调质钢终轧冲击功的理论计算.pdf

中国科学E绯技术科学2006,36(7:699~714
合金非调质钢终轧沖击功的理论计算
刘志林林成郭燕昌
(①辽宇工学院材料与化学工程学院,锦州121001;②本溪钢铁集团技术中心,本溪117000
摘要利用合金相最堀健上的共价电了数nA、相界面的最小电了密度差△p及
使界画电子密度保持连的原子状态组数(o),结合热连轧工艺,iSi-Mn作
调质钢终轧冲击功计算的基仙上,又探讨了含Cr,Ni,Mo,W,Cu,V,Nb和Ti非调
质钢冲击功的计算.结果表明,合金非调质钢终轧沖击功强烈地依赖」强化机制.
固溶强化、外面强化、珠光体析出强化和弥散强化将引起终轧冲击功的降低.细
化强化、VNb和Ti在ox-Fe-C-V(Nb。T)中的析出强化及合Ni奥氏体在c-Fe-C-Ni
边界上的陈留将使沖击功増加,共增加或減量可由n,△D、Udの)及合金元素的权
重进行计算.将提出的终轧冲击功计算公式与し有的作调质钢终轧抗拉强度G5
用服强度、仰长率δ计算公式联立求解,其值与4:产现场实测值相符合.
关键词合金非调质钢电子结构冲击功计算
刘志林等人”利用合金相最强键上的共价电子数na、相界面的最小电子密
度差ムp计算了合金非调质钢的终轧抗拉强度G5、屈服强度∝、伸长率δ.计算发
现,5和与n和△P成正比,δ与nA和ムp成反比.其计算值与生产实測值符合
很好.文献61在刘志林等人工作的基础上,又以Si-Mn非调质钢为例,尝试
了终轧沖击功的计算.结果发现,仅用合金相最强键上的共价电子数A、相界面
电子密度差△p已不能完全表征冲击功④,还需引入使界面电子密度保持连续的
原子状态组数σ和σ"(计算方法见文献7,8]).为一级近似下即电子密度差△p
10%6时使界面电子密度保持连续的原子状态组数.基体x-Fe与固溶体界面都满足
这一关系(见表1).基体-Fe与特殊碳化物TNb,V)C,x-Fe-C与Ti(Nb,V)C界面的
电子密度差△p很大(都大于10%),即一级近似下,电子密度不连续,=0.大于
收稿凵期:2005-09-17;接受凵期:2005-12-2
来国家白然科学基金资项目(批准号:5047102)
落上-mail: lgveslc(aton,com
1 )Iiu 7 T, Iin C, Guo Y C. Theoretical calculation of the finishing rolling elongation in alloying
non-quenched and tempered steel. Progress in Natural Science, 2006, in press
SCIENCE IN CHINA Scr. E Tcchnological Scicnccs
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中国科学E辑技术科学
第36卷
级近似时,其电子密度又连续,连续组数σ'值有些还很大(如x-Fe-C/Ti(Nb,V)C.
见表1)
表1相界面,'和ムp値比较(0.2%C)
相界面
界面电子密度P
△P
a-fe/o-fe-c
(0
0).12
C-FCC-FC-C-MN
C-FC/D-FC-C-S
29.1077/29.0903
CX-FCC-FC-MN
29.4314/29.4310
3294
1.32×10
CEC/O-FC-S1
30.8947/30.8931
58
0
4.93×10
C-FC/Iicl
4.4903/34.0624
153.40
a-fe/Nbc
4.4903/37.7143
157.4
C-FC/VCL
4.4903/44.5528
163.40
21.7476/34.0624
38340
21.7476/37.7396
69012
a-lje-c/VC
9.2655/21.7476
103518
57.42
界面上使电子密度保持连续的原子状态组数σ愈多,外界条件改变(如冲击
时电子密度的连续性就愈不容易遭到破坏,因此界面愈稳定.显然σ可做合金韧
性的度量参数.文献6对Si-Mn非调质钢终轧冲击功a的计算表明,以基础界面
x-Fe/ox-Fe-C上的冲击功x及使界面电子密度保持连续的原子状态组数G为参考
值,当某界面的>6时,该界面的冲击功将增加;当某界面的<6时该界面的
冲击功将降低.于是得到固溶强化、界面强化和珠光体的析出强化将产生冲击值
的降低.界面上使电子密度保持连续的原子状态组数o对冲击功的影响值则视
之比而定
众所周知,合金元素对冲击值的影响是复杂的,文献61对Si-Mn非调质钢终
轧冲击功的计算虽然与生产实际符合很好,但还不能完全适合其他合金元素,例
如表1中的T,Nb和V的弥散强化、析出强化时沖击功的改变,合金元素Ni作?氏
膜陈留时的韧性提高,杂质元素S对冲击功的影响等.本文将在文献[?的基础上
进一步探讨含C,Ni,Mo,W,Cu,Nb和Ti合金元素及杂质S时非调质钢终轧冲击功
的计算,并将提出的计算公式与刘志林等人山文中的,5和δ的计算公式整
合,以便得到计算,O5,δ和a的统一公式.
1合金非调质钢终轧后的相、相界面及其电子结构参数
合金非调质钢终轧后的相及相界面,刘志林等人?)己有论述,本文将直接
引用.合金非调质钢终轧后组织有-Fe,C在-Fe中的固溶体Fe-C,合金元素M
在Fe-C及x-Fe中的固溶体o-Fe-C-M,-Fe-M,碳化物形成元素Mc(V,Nb,Ti)与
C在高温轧制时形成特殊碳化物MC1及在两相区轧制或终轧后析出的特殊碳化
1)见699页脚注
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