近年来,含有残余奥氏体的中锰钢作为低温应用的结构钢受到关注。关于中锰钢的微观组织和力学性能已有诸多研究,但对其制造工艺,尤其是高锰含量在热轧过程中对再结晶行为的影响等方面相关报道较少。有日本学者指出,随着锰含量增加,奥氏体的再结晶受到抑制。不过,该报告是基于对锰添加量为0.5-2.5mass%的低锰钢的研究。在锰含量更高的中锰钢中,热轧过程中的再结晶行为尚未明确。本研究通过测量双道次压缩试验中的软化率,研究了锰含量增加至10mass%对热轧后保温期间奥氏体再结晶行为的影响。
本研究使用Fe-(2、5、10)mass%Mn-0.1mass%C合金(nMn钢;n=2-10)。利用热变形模拟器进行双道次压缩试验,研究试样的回复和再结晶行为,并对软化率进行评估。在双道次压缩试验中,试样在1473K下奥氏体化处理600s后,在奥氏体单相区的1123K进行50%的第一道次压缩。之后,将试样在恒温下保持不同时间,然后进行30%的第二道次压缩,并用氦气淬火。通过分析真应力-真应变曲线中测量的流变应力变化,评估不同保持时间下的软化率。还利用扫描电子显微镜-电子背散射衍射(SEM-EBSD)观察再结晶试样的微观组织。
图1展示了2Mn钢和10Mn钢试样在1123K下压缩50%并保持1s后淬火,从EBSD晶体取向图重建得到的奥氏体图。在2Mn钢中,存在许多等轴奥氏体晶粒,可以看出再结晶基本完成。另一方面,在10Mn钢中,尽管观察到少量再结晶晶粒,但大多数奥氏体晶粒尺寸较大,且因压缩而显著拉长。这表明10Mn钢中的再结晶比2Mn钢受到更大程度的抑制。图2展示了各锰钢样在恒温下保持不同时间的软化率曲线,以研究再结晶速率与锰含量之间的关系。在任何保持时间下,10Mn钢的软化率都更低,这表明随着锰含量增加,再结晶速率明显变小。