应变量对形变诱导铁素体相变的影响

虽然从以上的分析中可以看出应变量增加更促进形变诱导铁素体的生成，但仍不能够清楚地了解应变量对22MnB5钢板试样形变诱导铁素体相变的影响规律。图4-8所示为试样在923K和973K温度下变形，且应变速率和冷却速率分别为0.1/s和30K/s时，四种不同应变量下的光学金相图；图4-9所示为试样中的铁素体体积分数和HV5硬度。由图4-9可知，随着应变量升高，试样中铁素体含量增加，硬度降低；相同应变量下，973K温度下变形的试样生成的铁素体较多。

图4-8 22MnB5钢板试样高温变形后的光学金相图（冷却速率为30K/s，应变速率为0.1/s）

a）变形温度923K，应变量0.044 b）变形温度973K，应变量0.039 c）变形温度923K，应变量0.081 d）变形温度973K，应变量0.098 e）变形温度923K，应变量0.200 f）变形温度973K，应变量0.207

图4-8 22MnB5钢板试样高温变形后的光学金相图（冷却速率为30K/s，应变速率为0.1/s）（续）

g）变形温度923K，应变量0.430 h）变形温度973K，应变量0.386

应变量对22MnB5钢板试样形变诱导铁素体相变的影响同样体现在两方面。(www.xing528.com)

1）变形储能随应变量的增加而增加，因而应变量较大时，对形变诱导铁素体相变的促进作用越强。

2）由于应变速率等其他变形条件相同，应变量较大意味着变形时间较长，更有利于形变诱导铁素体的形核以及长大。

图4-9 试样中的铁素体体积分数和HV₅硬度

由图4-8和图4-9可知，应变量为0.044（923K）或0.039（973K）的试样中，形变诱导铁素体较少。由于晶界处畸变能较高，形变诱导铁素体优先在原奥氏体晶界形核，呈网状分布。试样应变量增加至0.081（923K）或0.098（973K）时，形变诱导铁素体体积分数急剧增加。由于晶界处形核位置耗尽，原奥氏体晶粒内部的大量变形带及铁素体晶粒前沿的畸变区不断提供新的丰富的形核位置，铁素体形核由晶界处形核转向晶内形核。当试样的应变量为0.200（923K）或0.207（973K）时，由于之前原奥氏体晶界处及晶内的大量形核，而后形核位置接近于饱和，铁素体形核率较低，铁素体体积分数的增加开始减缓。当试样进一步变形至应变量为0.430（923K）或0.386（973K）时，形核位置几乎消耗殆尽，增加的变形能及时间为铁素体晶粒的长大提供了有利条件。前两者是以形核为主的过程，其形核是位置不饱和机制，由于形变后很高的形核速率使形核过程进行得非常迅速，且变形时间较短，晶粒的长大空间和时间上都受到限制。后两者是由形核为主转向铁素体晶粒的长大为主的过程，应变量的进一步增加提供了更多的变形能及更多的时间，有利于铁素体晶粒的长大。

综上所述，22MnB5钢板试样加热至1173K奥氏体化以后，在平衡相温度以上的1173K变形，30K/s的冷却速率不至于产生形变诱导铁素体相变。在平衡相温度以下的873～1073K温度区间变形，由于温度降低及奥氏体相中变形储能的引入，增加了铁素体相变驱动力，大大缩短了相变孕育期，促进了形变诱导铁素体在变形过程中快速形核及后续冷却过程中的继续形核与长大。由于形变诱导铁素体相变仍然属于扩散型相变，时间是一个关键因素。因此，在22MnB5钢板的热冲压工艺中，应变速率及冷却速率均是重要控制工艺参数，提高应变速率和冷却速率都有利于获得马氏体含量更高，以致强度更高的热冲压零件。值得一提的是，无高温变形的22MnB5钢板临界冷却速率为30K/s左右^[43]，而这一冷却速率远不够抑制变形后的22MnB5钢板继续发生形变诱导铁素体相变。